τ→μ/e V(=φ,ω, or K*)（西尾）

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Transcript τ→μ/e V(=φ,ω, or K*)（西尾） 

レプトンフレーバー保存則を破る
0
tm/eV の探索
名古屋大学
西尾 佑子
2007/3/23
学術創成評価委員会
1
はじめに
 tm/e V0
V０：中性ベクトルメソン(f,w, K*,r)
 LFV（レプトンフレーバー非保存）
レプトンの世代数が保存しない
標準模型では禁止
標準模型を超える物理の探索
 LFVを予想する理論
Heavy Dirac Neutrino (Phys.Rev. D62 036010 )
 崩壊分岐比＜O(10-6~10-7)
MSSM
 崩壊分岐比~O(10-9)
Bファクトリーで到達可能
2007/3/23
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過去の実験結果
モード
崩壊分岐比の上限値
PDG（２００６） Belle(158fb-1)
t-m-f
7.010-6
7.710-7
t-e-f
6.910-6
7.310-7
t-m-w
-
-
t-e-w
-
-
t-m-r0
6.310-6
2.010-7
t-e-r0
2.010-6
6.510-7
t-m-K*(892)0
7.510-6
3.910-7
t-e-K*(892)0
t-m-ー
K*(892)0
ー
t e-K*(892)0
5.110-6
3.010-7
7.510-6
4.010-7
7.410-6
4.010-7
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543fb-1の
データを
用いて
解析
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KEKB加速器（Bファクトリー）
 電子陽電子衝突型円形加速器
電子
８．０GeV
陽電子 ３．５GeV
 重心系エネルギー
 S =10.58 GeV, (4S) 共鳴
 tファクトリー
s(tt)~0.9nb
s(BB)~1.1nb
 世界最高のルミノシティ
積分ルミノシティ 710fb-1
ピークルミノシティ 1.71×1034 cm-2・s-1
543fb-1のデータ（4.8×108個のt対事象）を使用
世界最高感度の探索
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Belle 検出器
 荷電粒子運動量
SVD,CDC
 電子識別
ECL,ACC,CDC
SVD
 m識別
KLM
 K/p識別
CDC,TOF,ACC 8.0GeV
KLM
3.5GeV
ECL
TOF
 大きさ 7m7m7m
 質量 2000t
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CDC
ACC
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信号事象
 信号側
tm/e + V０（f,w）
 タグ側
t(1 trk)+Ng+missing
fK+Kwp+p-p0（gg）
信号側
信号側
タグ側
タグ側
信号事象を３つのレベル（段階）にて背景事象（BG）と選別
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tm/e fの事象選択
＜レベル１＞
 全電荷ゼロ
 ECMtotal<11GeV
 1-3prong
tmf
＜レベル2＞
信号側
 fのこども：KID,電子ではないことを要求
 レプトンID
mf ：pmlab>1.0GeV/cの荷電粒子
ef：pelab>0.5GeV/cの荷電粒子
 fの質量:1.01<Mkk<1.03 GeV/c2
 信号側の光子数：Ngsig １
タグ側
 タグ側の光子数：Ng
tag2
KK 質量分布 （mID前 ）
data
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signal
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tm/e wの事象選択
＜レベル１＞
 fモードと同様
tmw
＜レベル2＞
信号側
 信号側の光子数：Ngsig4
 p0の質量：0.11<Mp0<0.15 GeV/c2
 レプトン ID
 fモードと同様
 wの質量：0.757<Mppp<0.808 GeV/c2
タグ側
ppp0 質量分布 （mID後）
 タグ側の光子数：Ngtag2
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data
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signal
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レベル 3:背景事象の抑制
tm/ef
tm/ew
 V-カット（欠損運動量と欠損質量の２乗を用いたカット）
①tt事象を抑制
cosqCMlw <0.88
cosa>-0.999 （tef）
②tpwnの抑制
(崩壊分岐比～2%)
③２光子過程の抑制
cosa>-0.99６ (tew)
2光子過程
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① V-カット
tmf
tef
tmw
tew
 欠損運動量(pmiss)と欠損質量
の２乗(m2miss)の２次元分布
 特徴
信号事象：nはタグ側のみ
tt事象 ：nは両側
m2missが大
 信号事象 : ２３％損失
 tt事象
: ６４％排除
(tmwの場合)
data
signal
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10
10
② tpwn の抑制
 tm/e wモードに対して
 cosqCMlw <0.88
 q ; レプトンと wのなす角
tew
tmw
 信号事象: 16%損失
 tt事象 : 59%排除
11%損失
56%排除
tew
tmw
data
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signal
tt
qq
2光子過程
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③ 2光子過程の抑制
 te f/wに対して
 2光子過程
e+e-(e+e-)ss (tef)
e+e-(e+e-)uu (tew)
 a分布
tef
tew
data
signal
tt
2光子過程
a<3.1 (cosa>-0.999)
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a<3.05 (cosa>-0.996)
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tm/e fのMinv vs DE
 不変質量とDEの２次元プロット: １０s領域
tmf
ブラインド領域
 不変質量 Minv＝(Eｌf2-pｌf2)1/2、DE＝ECMｌf-ECMbeam
 ３s楕円領域
 信号領域
 ブラインド領域：データを隠してある
 信号検出効率（fKKの分岐比を含む）
e(tmf)=3.1%、 e(tef)=3.1%
tef
 ±10s box内のイベント数（信号領域を除く）
ブラインド領域
モード
data
MC
tmf
2
1.6±1.1
tef
2
0
BGのモード
tmf :tfpn
 信号領域のBG予想値
data
signal
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tt
Mode
BGの予想値
tmf
0.11±0.08
tef
0.11±0.08
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サイドバンドのデータ
から見積もる
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tm/e wのMbc vs DE
tmw
 Mbc とDEの２次元プロット（10s）
ブラインド
領域
Mbc ＝(Ebeam2-pｌw2)1/2
 信号領域（3sの楕円）はブラインド
 信号検出効率（ wpppの分岐比を含む）
e(tmw)=2.5% ，e(tew)=2.5%
 ±10s box 内のイベント数（信号領域を除く）
tew
ブラインド
領域
モード
data
MC
tmw
8
8.71.7
tew
0
0.970.56
BGのモード
tm/ew :tpwn
 信号領域のBGの予想値
data
signal
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tt
モード
BGの予想値
tmw
0.200.28
tew
0+0.07
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tmw ： MCの分布から評価
tew : サイドバンドのデータ
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系統誤差
source
tmf
tef
tmw
tew
トラック再構成
4.0%
4.0%
4.0%
4.0%
ルミノシティ
1.6%
1.6%
1.6%
1.6%
レプトンID
2.0%
2.2%
2.0%
2.2%
KID
1.4%
1.4%
－
－
トリガー
0.6%
0.4%
0.05%
0.05%
p0再構成
－
－
4.0%
4.0%
MC統計
1.3%
1.3%
0.7%
0.7%
Total
5.1%
5.2%
6.3%
6.3%
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結果
tef
tmf
モード
BGの予想値
Nobs
preliminary
tmw
s0
tew
崩壊分岐比の上限値＠９０％C.L.
（系統誤差を含む）
tmf
0.11±0.08
1
4.5
1.510-7
tef
0.11±0.08
0
2.4
8.110-8
tmw
0.200.28
0
2.5
1.010-7
tew
0+0.07
1
4.6
1.910-7
data
signal
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•Nobs：信号領域内の検出事象数
tt •S ： 信号事象数の上限値＠ ９０％C.L.（POLEプログラムを用い
0
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た）
まとめ
 Belle実験で得られた543fb-1のデータ(4.8×108個のt
対事象)を用いて、tm/ef , tm/ewを探索
 崩壊分岐比の上限値@90%C.L.
（系統誤差を含む、POLEプログラムを用いた）
モード
上限値
tmf
1.49×10-7
tef
8.11×10-8
preliminary
tew
tmw
1.01×10-7 1.94×10-7
tmf は5.2倍、 tef は 9.0倍上限値の低い
領域へ到達
3.4倍のデータ量（158fb-1  543fb-1)
信号検出効率を2.5－2.7倍向上
tm/e w : 初の探索
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Back up
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データとMC
 データ 542.6fb-1
 MC
 tm/e f
tt
MC
generic
Lum.
(fb-1)
1570
two-photon
fpn
fKn
uds
charm
eemm
eess
eecc
eeuu
1846
2761
666
666
256
1252
1139
378
 Br(tfpn)=6.0710-5
 Br(tfKn)=4.0610-5
 tm/e w
MC
tt
Lum.(fb-1) 1570
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uds
charm
323
310
two-photon
eemm
eess
eecc
eeuu
256
1252
1139
378
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tm/e fの事象選択
<Level 1>
 Charged track
 pt>0.1 GeV/c endcap
 pt>0.06 GeV/c barrel
 gamma
 Eg>0.1 GeV barrel and endcap
 Net charge=0
 Ecm total<11GeV
 3-1 prong
<Level 2>
 KID for f daughters
 KID>0.8 and eID<0.1
 mID for mw
 mID＞0.95 and pmlab>1.0GeV/c
 eID for ew
 eID>0.9 and pelab>0.5GeV/c
 1.01<Mf<1.03 GeV/c2
 Ng1 in the signal side
 Ng2 in the tag side
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Signal area
 1.5<Mlf<1.95 GeV/c2
 -0.5<DE<0.5 GeV
<Level 3>
 -0.8660<cosqmiss<0.9563
 pmiss>0.6 GeV/c
 m2miss>-0.5 and pmiss>
8
9

m2miss
 cosa>-0.999 (a<3.1) for only ef
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tm/e wの事象選択
<Level 1>
Same as t m/e f
<Level 2>
 Ng4 in the signal side
 Ng2 in the tag side
 0.11<Mp0<0.15 GeV/c2
 Lepton ID
 mID＞0.95 and pmlab>1.0GeV/c for mw
 eID>0.9 and pelab>0.5GeV/c for ew
 0.757<Mw<0.808 GeV/c2
 w is reconstructed using p0 mass constrained.
<Level 3>
 -0.8660<cosqmiss<0.9563
 pmiss>0.6 GeV/c
8
8
2
2
 m miss>-1 and pmiss> 3  m miss 3
 cosqlCMlw <0.88
 cosa>-0.996 (a<3.05) for only ew
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aの定義
信号側の荷電粒子と光子の運動量の和
タグ側の荷電粒子と光子の運動量の和
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Beam constrained mass
before
M bc =




E
2
- p recb




 beam
p recb = p p + + p p - + p l + p p 0
 beam
pp 0 =
beam
Ep0
cf.
2
beam
M inv =
E
E p 0 - mp 0
2
2

pp 0

| pp 0 |
 E beam - ( E p + + E p - + E l )
2
rec
after
2
- p rec
E rec = E p + + E p - + E p 0 + E l





p rec = p p + + p p - + p l + p p 0
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tmwモードのBGの評価
 10s box を9ブロックに分ける 。
 信号領域に残るの BGの数を真ん
中のボックスに残ってくるMC から
見積もる。
 信号領域に残る MCの数
 0.270.27
 信号領域内のBG の数をデータと
MCの数の比 、data/MC =0.75を掛
けて規格化。
 0.27×0.75＝0.20
 信号領域内に予想されるBGの数
 0.200.28
MC
data
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tt
signal
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