関東B ukegawa Aug 31, 2009

B Physics at CDF
受川史彦
CDF Collaboration
筑波大学数理物質科学研究科
関東甲信越地方 B中間子の物理研究会
東京大学本郷キャンパス
August 31, 2009
B 粒子生成の環境
CDF design report (1981) では B physics について
特に述べられていないが …
結果として B physics に適していた
Run-II CDF Detector
From inside outward
• Tracking system
• Silicon detectors : vertex
• Main drift chamber : p
• TOF system : K/p sep.
• Solenoid ： 1.5 Tesla
• EM calorimeters
• Hadron calorimeters
• Muon chambers
Good lepton ID capabilities
Excellent tracking (large solenoid)
Not just high-pT physics, but also B physics.
Tevatron accelerator complex
• New 120/150 GeV Main Injector
– Higher intensity of protons and
antiprotons.
• 36 x 36 bunches (had been 6 x 6)
• CM energy 1.8 TeV  1.96 TeV
p source
Booster
Main Injector
& Recycler
CDF
Tevatron
Run II in progress
since 2001
DØ
Tevatron performance : Run-II
Instantaneous
luminosity
2×1032
• Record peak luminosity
3.5 x 1032 cm-2 s-1
(Dec 26, 2008)
• Delivered luminosity
~ 6.9 fb-1
• Recorded luminosity
~ 5.7 fb-1
各年
Integrated luminosity
CDF di-muon triggers
Wide mass range
Near J/y
J/y → mm の信号と見かけの寿命 : Run-I data
ビーム軸に垂直な平面で測定
原点 = 生成点 = 加速器のビーム位置
原点で生成されたもの
B → J/y X
Combinatorial BG
~15% from B decays
Muon
chamber
s
Tracking
EM cal.
Hadron cal.
中心部
拡大図
固有崩壊時間の分布
Background は prompt 成分が
主である
 Lifetime cuts が有効
u
p
d
Bc b
c
c
c J/y
Single lepton triggers
’88 – 89 data
CDF-II silicon detectors
SVX II
• Radii from 2.5 cm to 11 cm
• 5 layers
• Double-sided, 90o and 1.2o stereo
• Main vertex detector
Intermediate silicon layers (ISL)
• 3 more layers at R = 20 - 29 cm
• Construction similar to SVX II
• Precision tracking to higher eta.
• Aid linking from COT to SVX.
Layer 00
• At radius ~1.6 cm, on beam pipe.
• Minimize multiple scattering effects.
• Single-sided.
SVX II
ISL
広島大学，岡山大学
筑波大学，大阪市立大学
Layer 00
Installation
Run-II Silicon Vertex Trigger :
SVT
Use silicon information at
the 2nd level of trigger
• Find a track in the
Typical trigger :
two tracks above 2 GeV/c,
| d | > 120 mm,
Lxy > 500 mm.
main tracker COT.
• Extrapolate toward
the SVX.
• Find SVX hits
along the road.
• Calculate impact
parameter wrt the
primary vertex
(beam spot).
• Resolution ∼50 mm
for > 2 GeV/c.
高統計の信号を得ている
CDF実験での B physics の意味・目標
標準理論（CKM）は実験事実を
よく記述する
1. CKMの検証  新物理の探索へ
FCNC b  s 遷移に兆候？
2. B-factory実験では不可能・難しいもの
中性中間子の粒子・反粒子振動
クォーク・フレイバーの固有状態
時間発展
時間発展
unmixed
mixed
解析の手順
Silicon trigger crucial
One of the challenges : resolving very quick
oscillations
Proper time resolution
Real data, hadronic mode
Roughly 20 times better than Belle/BaBar
Fourier 解析
D ln(L) の深さ : BG が信号に見える確率
非対称度を時間の関数として
見ると：
（周期分を重ね合わせ）
Impact on the unitarity triangle
Summer 2005
Fall 2006
～3200 events
崩壊時間に依存した偏極度（角分布）とCP位相の解析
確率密度分布
角分布
時間依存性
角分布
SM predictions for B.F.
もし予言より大きな値が観測されれば新物理の寄与の可能性あり
8 and 7 candidates
in the B0d and B0s mass
windows.
B.R. < 7.6 x 10-9 for B0d
B.R. < 4.3 x 10-8 for B0s
@ 95% C.L.
永野間淳二 (筑波大学）他
三宅秀樹（筑波大学），解析中
Summary
CDF実験は，energy frontier 実験として，high-pT の物理
を念頭においてその検出器が設計・建設された。
しかし，結果として B 粒子の物理にも適していることが明ら
かとなり，さらに幾度もの upgrades を経て，
数多くの重要な結果を得ている。
近未来に興味深い結果を得る可能性がある。
Backup slides
LO
NLO （の寄与は大きい）
XFT :
COT の飛跡を再構成
e.g. pT > 2 GeV/c
SVT :
シリコン検出器の情報
Imp. param, decay length
チャーム粒子の信号
Run II, only 5.8 pb-1
Signal reconstruction
Flavor tagging :
Flavor tagging summary
D2 Hadronic (%)
D2 Semileptonic (%)
Muon
0.48 ± 0.06 (stat)
0.62 ± 0.03 (stat)
Electron
0.09 ± 0.03 (stat)
0.10 ± 0.01 (stat)
JQ/Vertex
0.30 ± 0.04 (stat)
0.27 ± 0.02 (stat)
JQ/Prob.
0.46 ± 0.05 (stat)
0.34 ± 0.02 (stat)
JQ/High pT
0.14 ± 0.03 (stat)
0.11 ± 0.01 (stat)
Total OST
1.47 ± 0.10 (stat)
1.44 ± 0.04 (stat)
SSKT
3.42 ± 0.98 (syst)
4.00 ± 1.02 (syst)
Big improvement came from same-side
kaon tagging using TOF information.
ユニタリ条件から
他の情報を総合すると，21.5°のほう
Penguin
Tree
Expectation from MC
Combinatorial
background
Partially
Reconstructed
Statistical separation
using mass, kinematics,
dE/dX
Angle g in a longer term (given Dms)
Rarer modes
MC
Three new modes
observed
Mode 1
Gronau, PL B 492, 297 (2000)
Agree, though
errors are
large
Mode 2

Download Report