B<'±>→K<'±>ωφ道中X(1812)的寻找以及分支比的实验测量

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论文介绍了在B±→K±ωφ道寻找X(1812)粒子的结果。实验数据来自于日本B介子工厂(KEKB)不对称能量正负电子对撞机上由Belle探测器收集到的604 fb-1数据。X(1812)是BES合作组在研究J/ψ→γωφ衰变道的ωφ不变质量谱时发现的一个可能的新粒子态。由于它奇特的产生和衰变机制,很多人猜测它是四夸克态,混杂态,胶球,分子态,来自于中间介子的再散射效应,或完全是一种阈效应。理论上有各种不同的模型和讨论。   我们利用B±→K±ωφ,ω→π+π-π0和φ→K+K-衰变道重建了B介子。为了鉴别B介子,我们还使用两个运用较广的运动学参量:束流能量约束下的B介子质量(Mbc≡√E2beam-P2B)和B介子能量与束流能量之差(△E≡EB-Ebeam)。其中,Ebeam是束流能量,PB和EB是B介子的重建动量和能量。最后分析中,我们要求B介子满足-0.2 GeV<△E<0.2 GeV和5.27 GeV/c2<Mbc<5.29 GeV/c2。   因为B±→K±ωφ道的分支比非常小(10-6量级),有效压低来自多种反应道的本底对该物理分析至关重要。我们产生了大量信号蒙特卡诺样本来优化事例选择条件,提高重建效率。为了压低来自于ω重建的组合本地,我们要求π0在实验室系下的动量大于0.38 GeV/c.并且,由于在末态粒子里有三个K介子,其中两个来自于φ介子衰变而另外一个直接来自于B介子衰变,为了区分这两种K介子,我们要求来自于φ介子的K在质心系中的动量大于1.5 GeV/c。   为了分析本地来源,我们使用了大量的蒙特卡诺样本。分析后我们发现主要本底来自于e+e-→q(-q)(q=u,d,s,c)过程产生的末态粒子随机组合造成的连续本底。因为来自于B(-B)事例的末态粒子在Υ(4S)的静止系中是呈球状分布,而来自于q(-q)的连续本底事例的末态粒子是呈喷柱状分布的,我们把形状参数合成一个Fisher分辨参数,利用它来压低这种本底。为了进一步压低连续本底,我们也使用了B介子味标记技术。最终,我们实现了去除98.6%的连续本底而保留57.9%的信号。同时,我们还利用质量窗口排除了来自于Ds和D0衰变的B(-B)的本底。   信号的解出利用了四维(△E,Mbc,Mω和Mφ)不分道的最大似然拟合方法(4-Dimensionunbinned extended maximum likelihood fit)。在拟合实验数据之前,我们利用了大量Toy和经过探测器模拟后的Full蒙卡数据检验了整个分析的正确性和结果的统计和系统特征。在确定整个分析正确后,我们拟合了实验数据,得到了信号事例数为22.1+8.3-7.2,统计显著性为2.8σ。由于显著性没有达到3σ,我们利用重复虚拟实验的方法获得了90%置信区间下的信号事例数上限,给出90%置信区间下三体衰变的分支比上限为:BR(B±→K±ωφ<1.9×10-6)(90%C.L.).为了寻找X(1812)粒子,我们也仔细研究了ωφ不变质量谱。没有发现显著的X(1812)信号。90%置信区间下的分支比上限为BR(B±→K±X(1812),X(1812)→ωφ)<3.2×10-7)(90%C.L.)。
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