レプトン包含事象による小林・益川行列要素Vubの系統的な精密測定

利用轻子包含事件系统精确测量小林益川矩阵元Vub

• 批准号: 15740158
• 负责人: 中野 英一
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Osaka City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15740158/
• 关键词: Bファクトリー; Belle実験; 標準模型; 弱い相互作用; クォーク混合; 小林・益川行列; ユニタリティ三角形; 小木・益川行列; Vub; Vcb; レプトン包含反応; CKM; レプトン; ミュー粒子

昨年度3月にアメリカ合衆国カリフォルニア大学サン・ディエゴ校にて開催されたユニタリティ三角形についてのワークショップにおいて、本研究課題の小林・益川行列要素Vubの測定についての現状での問題について、近年のコンピューターの性能向上の結果、理論計算の精度の著しい向上が報告された。本年度は、その結果を踏まえ、実験における測定精度をさらに向止させる手法を詳細に検討した。その結果、本研究課題のVubの測定精度を向上させるためには方針を転換し、小林・益川行列の別の行列要素であるVcbの精密測定を優先させた。これは、BファクトリーであるBelle実験では高エネルギー物理学の標準模型の内、弱い相互作用のクォーク混合の精密測定が実験目的の一つに掲げられているためにB中間子の多様な崩壊事象を網羅するよう設計されており、本研究のVubを測定に適した信号事象の測定に特化されていないため、背景事象にあたるVcbを測定に適した崩壊事象が大量に発生するためである。レプトン包含事象による解析では背景事象による影響が無くなるよう事象の選択を行うが、選択による信号事象の選択効率の計算に大きな不定性が残るためである。この選択効率の不定性の見積もりを行ったが、背景事象となるVcbを測定する崩壊事象はVubを測定する崩壊事象の100倍以上の割合で発生するうえ、Vubの測定のためには信号事象の約1割しか選択出来ない。このため、Vcbの精度および、Vcbによるレプトン包含事象の運動量分布の形の精度が求められる。Vcbの精度の影響は研究開始時には既知であったが、運動量分布の形が及ぼす影響の程度は小さいと考えられていた。その後の世界に於ける実験、理論計算の進展により、運動量分布の形の精度が求められるようになったため、Vcb、及び、運動量分布を高精度で求められる解析の準備を行った。

去年3月在美国加州大学圣地亚哥分校举办的酉三角形研讨会上，我们讨论了当前测量本研究主题的小林-益川矩阵元Vub的问题，并讨论了据报道，最近计算机性能的改进使得理论计算的准确性得到了显着提高。今年，我们根据这些结果，在实验中研究了进一步提高测量精度的详细方法。因此，为了提高本研究主题Vub的测量精度，我们改变了策略，优先考虑小林-益川矩阵的另一个矩阵元素Vcb的精确测量。这是因为贝勒实验也就是B工厂的目标之一就是精确测量高能物理标准模型中的弱相互作用夸克混合物，这是因为大量的衰变事件适合进行。测量 Vcb 是一个背景事件，之所以发生，是因为它被设计为覆盖所有区域，而不是专门测量本研究中适合测量 Vub 的信号事件。这是因为，在利用轻子事件进行分析时，会选择事件以消除背景事件的影响，但由于选择，信号事件的选择效率的计算仍然存在很大的不确定性。我们估计了这种选择效率的不确定性，但发现测量 Vcb 的衰变事件（作为背景事件）的发生率是测量 Vub 的衰变事件的 100 倍以上，并且仅需要信号事件来测量 Vub。大约有10%的选项可以选择。因此，需要Vcb的准确度以及Vcb引起的轻子夹杂事件的动量分布形状的准确度。尽管在研究之初就知道 Vcb 精度的影响，但动量分布形状的影响被认为很小。此后，随着世界范围内实验和理论计算的进步，动量分布形状的精度变得越来越必要，因此我们准备了可以高精度获得 Vcb 和动量分布的分析。