Wieloneutrinowe rozpady B motywacja metodyka wyniki plany ~0.5 ab -1.

Prezentacja na temat: "Wieloneutrinowe rozpady B motywacja metodyka wyniki plany ~0.5 ab -1."— Zapis prezentacji:

1 Wieloneutrinowe rozpady B motywacja metodyka wyniki plany ~0.5 ab -1

2 Hot !http://belle.kek.jp

3 B Przykłady (najważniejsze) B h B D (*) + O (10 - 5 ) O (10 -4 ) O (10 - 2 ) przewidywania MS

4 czułe na efekty nowej fizyki Motywacja niewielkie efekty hadronowe czyste teoretycznie słabo znane doświadczalnie wieloneutrinowe stany końcowe bardzo trudne pomiary wieloneutrinowe stany końcowe bardzo trudne pomiary H H H Z … N. Mahajan, B X s + missing energy in models with large extra dimentions, PR D 68, 034012 (2003); J.H. Jeon et al., Exclusive B M (M=,K,,K*) Decays and Leptophobic Z Model, PL B 636, 270 (2006); C. Bird et al., Dark matter pair-production in b s transitions, Mod. Phys. Lett. A 21, 457 (2006); T.M. Aliev et al., B K(K*) + missing energy in Unparticle physics, hep-ph/0705.4542 …

5 Metody doświadczalne (4S) B tag K Dwie metody rekonstrukcji B tag : Zrekonstruować jedno B (B tag ) i sprawdzić, czy pozostałe cząstki zgodne z poszukiwanym rozpadem B (B sig ). (ekskluzywna rekonstrukcja B tag ) Wybrać kandydata na B sig i sprawdzić, czy pozostałe cząstki pochodzą z rozpadu B (B tag ). I (inkluzywna rekonstrukcja B tag ) sygnatura: K + NIC rekonstrukcja B tag B tag fabryki B: fabryki B: e + e - (4S) BB wieloneutrinowy rozpad B np. B K B sig Rekonstrukcja B tag : przypadek z parą BB wiemy, które cząstki z rozpadu B sig ograniczenia kinematyczne:

6 Rekonstrukcja B (tag)

7 KEKB / Belle B + D 0 ( K + - + - ) + B - sig – ( e - ) B - sig – ( e - ) 8 GeV e - 3.5 GeV e + L peak = 1.71 10 34 Integ. Lum. ~700 fb -1 p mis Belle detector: multi-purpose, large-solid-angle magnetic spectrometer B tag D 0 B+B+B+B+

8 Oczekiwane częstości rozpadów w MS: B h (*) B h (*) J. H. Jeon et al., PL B 636, 270 (2006) Flavor Changing Neutral Current process: Z-mediated electroweak penguin + box diagrams Efekty nowej fizyki mogą zwiększyć częstości rozpadów nawet dwa rzędy wielkości

9 B h (*) : analiza h (*) = K *+,K *0,K +,K 0, +, 0, +, 0, h (*) = K *+,K *0,K +,K 0, +, 0, +, 0, (4S) B tag h (*) B tag 788K B h (*) + NIC 1. rekonstrukcja hadronowego rozpadu B tag : 2. sygnatura poszukiwanego rozpadu B sig : M bc [GeV/c 2 ] E ECL E ECL : energia resztkowa w kalorymetrze 535 M BB MCMCMCMC wydajność: ~0.1 0.3% czystość: ~55% charakterystyka niczego??? dla sygnału: E ECL 0

10 535 M BB PRL 99, 221802 (2007) 1.6 < p* < 2.5 GeV/c N b = 20.0 4.0, N obs = 10 pęd K + MC sygnału BF SM 20 < 3.4x10 -4 < 1.4x10 -4 < 1.4x10 -5 < 1.6x10 -4 < 1.7x10 -4 < 2.2x10 -4 < 4.4x10 -4 < 1.5x10 -4 < 5.8x10 -5 UL @ 90%CL B h (*) : wyniki tłumienie tła 2-ciałowe rozpady B =(np. B K* )rozpady B z przejściem b c

11 lekkie cząstki skalarne Ograniczenia dla NF (przykład) C. Bird et al., PRL 93, 201803 (2004) b h s sub-GeV and GeV dark matter solve several problems in astrophysics and cosmology: high yield of positrons near galactic centres 511 KeV photons in the emission from the Galactic bulge…. SSSS DAMA CDMS

12 B B purely leptonic B decay: W-mediated annihilation Czyste teoretycznie przewidywania MS: Czyste teoretycznie przewidywania MS: stała rozpadu B f B =0.216 0.022 GeV; LQCD HPQCD Collab., PRL 95, 212001 (2005) sensitive to charged Higgs sensitive to charged Higgs amplituda rozpadu m b m tan 2 amplituda rozpadu m b m tan 2 m b tan +m c cot m b tan +m c cot m tan m tan occur in many extensions of the SM

13 81% of all modes 449 M BB B : analiza (4S) l B tag h/ l h =,,(3 ), l = e, h =,,(3 ), l = e, Widoczne produkty rozpadu test symulacji MC próbka kontrolna B D *0 l sygnał tło FIRST EVIDENCE Find signal events from a fit to a sample of 54 events. 4.6 stat. significance 3.5 (syst. included) PRL 97, 251802 (2006)

14 B + + : wyniki dla różnych kanałów rozpadu B + + : wyniki dla różnych kanałów rozpadu

15 449 M BB B : wyniki Constraint on Charged Higgs (2HDM II) excluded |V ub | = (4.39 0.33)×10 -3 (HFAG) rHrH H effects to branching fraction: W. S. Hou, PR D 48, 2342 (1993) PRL 97, 251802 (2006) f B =0.216 0.022 GeV; LQCD

16 B D (*) B D (*) W bc H bc m b tan +m c cot m b tan +m c cot m tan m tan Theoretical tool: Heavy Quark Effective Theory (HQET) Sensitive to extended Higgs sector New Physics at tree level Sensitive observables e.g. polarization; possible O (1 ) effects Expected SM BFs~ O (10 -2 ) inclusive BF(b c ) = (2.48 0.26)% from LEP PDG 2007 Y.Okada: H-b-u vertex measured in B H-b-c vertex measured in B D H-b-t vertex measured in direct production by LHC.

17 B 0 D *- + : metoda analizy czyste łańcuchy rozpadów : D *- D 0 - e, D 0 K + - e, D 0 K + - 0, D 0 K + - inkluzywna rekonstrukcja B tag czysta sygnatura D *- e + + p mis E tag = E i - E beam M tag = E 2 beam -( p i ) 2 sumowanie po wszystkich pozostałych cząstkach

18 MC: sygnał Próbka kontrolna : B 0 sig D *- + test rekonstrukcji B tag B 0 D *- + : rekonstrukcja B tag Q = 0, no extra leptons, N pp = 0 -0.25 GeV< E tag <0.05 GeV tło czysty sygnał ~96% B tag B sig M bc MC Dane the same tag-side selection criteria B tag M tag = E 2 beam -( p i ) 2

19 Tło w rozpadach B D *- + Tło w rozpadach B D *- + DANE rozkład M tag po wyborze par D* e hadronowe rozpady B continuum qq D*e D**e sygnał MC M tag [GeV/c 2 ] MC ) = (5.35 0.20)% Br( B 0 D *- e + e ) = (5.35 0.20)% (0.25)% Br( B 0 D *- + ) Br( + e + e ) (0.25)% ( + e + e )

20 brakująca energia: E mis E beam -E D* -E e masa brakująca: M M 2 (E mis ) 2 – (p sig – p D* – p e/ ) 2 masa wirtualnego W: M W 2 (E b – E D* ) 2 – (p sig – p D* ) 2 B 0 D *- + : redukcja tła B 0 D *- + : redukcja tła e (3 ) zmienne charakteryzujące rozpad B sig E vis <8.3 GeV E vis widoczna energia: E vis MC sygnał X mis MC X mis >2.75 sygnał X mis (E mis – |p D* + p e |)/|p B | X mis

21 B 0 D *- + : redukcja tła B 0 D *- + : redukcja tła 535 M BB MC przed…i po cięciach Inne rozpady B continuum D*e D**e sygnał oczekiwany wyraźny sygnał e I WIDOCZNY W DANYCH DATA Expected bckground (MC scaled to data luminosity) e

22 (e D(K ) ( D(K ) (e D(K ) B 0 D *- + : wyniki B 0 D *- + : wyniki 535 M BB Phys. Rev. Lett. 99, 191807 (2007) N s = 60 +12 -11 6.7 (stat) 5.2 (syst) zsypane dane tło: B D *- e

23 B 0 D *- + : testy B 0 D *- + : testy 535 M BB tło-MC | COS 1 2 |<1 COS 1 2 = F(M M 2, M W 2 ) check look-back plots tło sygnał 2 check side-band regions | COS 1 2 |>1 M mis 2 MC kryteria selekcji bez cięcia X mis >X mis (min) rozkład M mis w oknie M tag >5.27 GeV 2

24 B 0 D *- + : testy B 0 D *- + : testy 535 M BB seaparate fits to sub-channels Phys. Rev. Lett. 99, 191807 (2007) DATA cos 1 2 e, D K 0 1.69 -0.74 %, D K 2.02 -0.61 % +0.68 e, 1.83 0.43% combined 1.90 0.35%, 1.96 0.41%, 2.05 0.56% combined 2.02 -0.37 % +0.40 M tag M mis 2 channel BF fit variable SM e, D K 2.44 0.65 % +0.74 +0.84 signal yield from signal-side varibales rozkład cos 1 2 w oknie M tag >5.27 GeV tło - MC Pierwsza obserwacja ekskluzywnego rozpadu z przejściem b c.

25 superKEKB 2012 2x10 35 /cm 2 /sec A partial upgrade of KEKB and Belle will be carried out in 2009-2011 within our annual operation budget. Installation of additional RF and so on will continue after resuming operation in 2012. The target luminosity is 2x10 35 /cm 2 /sec." Detail of the machine upgrade plan will be shown soon by our KEKB colleagues. It will be designed in such a way that allows a further upgrade to 10 36 /cm 2 /sec… Belle General Meeting, listopad 2007

26 Karlsruhe SUSY07 Maria Rozanska for the Belle Collaboration26 E mis

27 SUMMARY Reach program of B E mis studies is being pursued in Belle B h (*) B h (*) new measurements for 6 modes (K *+, K S, 0, 0, +, ) improved upper limits for K + and K *0 modes upper limit at 90% CL for K + mode 3 BF SM B B first evidence (3.5 ) of purely leptonic B decay constraints on H competitive with direct searches B D* B D* first observation (5.2 ) of exclusive B decay with b c transition in the B 0 D *- mode Looking forward to Super B-factory

28 Belle Experiment 1.3 million B B pairs / day Total ~770 10 6 B B pairs _ _

29 B h (*) : Systematic Uncertainties Associated with the normalization (siganl efficiency and N(BB)) in % Associated to BG signal-to-sideband ratio

30 Prospects for H ± sensitivity 50ab -1 5ab -1 B D B Super B Factory

31 B - signal selection lepton is identified in the 5 decay modes All the selection criteria have been optimized to achieve the highest sensitivity 81% of all decay modes Total efficiency with decay branching fraction : 15.81 0.05%

32 B - systematic uncertainty Signal selection efficiencies Tag reconstruction efficiency : 10.5% B - D *0 l Difference of yields between data and MC in the B - D *0 l - control sample Number of BB : 1% Signal yield : signal shape ambiguity estimated by varying the signal PDF parameters BG shape : changing PDF Total systematic uncertainty +22.5% - 25.7% +25.5% - 28.4%

33 Total uncertainty of branching fraction: 18.5 % 1.2 +1.6 1.5 (*) peaking bg (*) 5.0 +2.6 2.2 1.0 +3.6 3.2 Source e, D K e, D K 0, D K CB param.± 2.8 % Argus param.(+3.1, -4.4) % (+2.7, - 2.6) %(+4.0, -8.7) % Peaking BG (+ 8.2, - 4.4) % N BB ± 1.3 % D*e/ ± 7.9 %± 10.7 %± 8.1 % Btag ± 10.9 % sel ± 5.0 %± 15.4 % Br(D* D ) ± 0.74 % Br(D K ) ± 1.84 %- Br(D K 0 ) -± 3.55 %- Br( e ) ± 0.28 % - Br( ) --± 0.64 % B 0 D *- + Systematic errors

34 Checks: Look-back plots signal other D* modes data background Distribution of a variable in signal-box (N-1 cuts)

35 BF(B - D 0 ) = (0.63 0.38 0.10 0.06)%, BF(B - D* 0 ) = (2.35 0.49 0.22 0.18)%, BF(B 0 D - ) = (1.03 0.35 0.14 0.10)%, BF(B - D *- ) = (1.15 0.53 0.04 0.04)% Combined B - and B 0 : BF(B D ) = (0.90 0.26 0.11 0.06)% (3.5 ), BF(B - D * ) = (1.81 0.33 0.11 0.06)% (6.2 ) B D (*) - BaBar preliminary hep-ex/0707.2758