1 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale Misure dell’angolo  della matrice CKM in BaBar e BELLE Lorenzo Vitale Università e INFN Trieste

2 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale Outline Breve introduzione Rassegna risultati nelle tre categorie di dec. Novità rilevanti conf. invernali (da BaBar): 1.Segno di  da J/  K* (K*  K S  0 ) 2.Test MS coi canali dominati dai pinguini –B 0   K 0 (  K L nuova) –B 0 → K + K - K S –B 0 →   K S –B 0 → K   –B 0 → f 0 (980)K S Conclusioni

3 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale Introduzione z(CP) z(tag) STADIO 1: Inclusive tag (lepton, K, …):  tag (1-2w) 2  29% STADIO 2 Ric. autostato CP  rec  15  40%    260  m   z (RMS)  190  m B factory asimmetriche ottimizzate per misure dipendenti dal tempo delle asimmetrie che violano CP nei decadimenti B0 in autostati di CP STADIO 3  t da  z Luminosità integrate: ~190 fb -1 BaBar e 220 fb -1 BELLE Risultati presentati: 110 (81) fb -1 BaBar e 140 fb -1 BELLE

4 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale Parametrizzazione Asimmetrie CP(t) CPV nell’interferenza mixing-decadimento CPV diretta f ± (  t)  exp(–|  t|/  B ) ( 1 ± D (S sin(  m  t) - C cos(  m  t)) )  R B0B0 B0B0 f CP Autostato CP Rapporto ampiezze B 0 f cp /B 0 f cp B mixing D diluizione mis-tag R risoluzione temporale Misurati dai dati Nel caso più semplice con 1 sola ampiezza : C f = 0 S f = Im λ =-  f sin 2β

5 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale Modi di decadimento per misurare sin2  b  ccs Golden Modes J/  K S, J/  K L, J/  K*, charmonio : MISURE PRECISIONE b  ccd Cabibbo-soppressi con possibile contaminazione diagrammi a pinguino D ( * ) D ( * ), J/  0 CONSISTENZA NEL MS b  sss, sdd Dominati dai diagrammi a pinguino  K 0, K + K - K S, f 0 K 0,  ’K 0,  0 K 0, K*  PIÙ SENSIBILI A NUOVA FISICA

6 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale Decadimenti Vettore-Vettore J/  K* 0 e D* + D* - non sono puri autostati CP Decadimenti Vettore-Vettore con tre onde parziali S, P, D Ampiezze di trasversità: A 0, A || ( CP = +1 pari), A  ( CP = -1 dispari) Studi CP(t) sono più complicati …  Metodo più semplice:  Definire la frazione CP-dispari R  = |A  | 2 /(|A 0 | 2 + |A || | 2 + |A  | 2 ) L’asimmetria CP diluita dal fattore K = (1 - 2R  )  Altrimenti usare l’informazione degli angoli:  2D: Solo un angolo (trasversità)  4D: Tutti gli angoli (angolare completa) … ma anche ricchi di ulteriori aspetti

7 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale Misure CP(t) in b → ccs

8 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale “Golden Modes” –Puliti teoricamente –Anche sperimentalmente piuttosto puliti Albero e pinguino dominante hanno la stessa fase debole In questo caso, Im( ) misura direttamente sin2  Non solo J/  K S : –Anche  ’K S,  c1 K S,  c K S (CP = -1) –J/  K L (CP = +1) –J/  K* 0 (Mixed CP) Diagramma albero: (contributo dominante) Diagramma(i) pinguino: (possibile piccolo contributo)

9 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale sin2  : risultati Negli ultimi anni sin2  misurato con accuratezza crescente nel charmonio BaBar PRL 89, (2002) 81fb ± (stat) ± (syst) limitato ancora da statistica non aggiornato da LP2003 BELLE CONF-0353 (LP’03) 140 fb ± (stat) ± (syst) MEDIA charmonio HFAG: sin2  = ± Nel piano  una delle 4 soluzioni per  è in buon accordo con le altre misure del triangolo di unitarietà

10 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale Novità dal charmonio B 0  J/  K* (K*  K S  0 ) Si può ridurre ambiguità su  misurando il segno di cos2 . BaBar: nuovo metodo e prima misura con eventi J/  K* Il contenuto CP del decadimento Scalare → Vettore Vettore B 0 → J/  K *0 (892) é sia pari-dispari Cos2  compare dall’interferenza CP-pari CP-dispari nelle osservabili:  0,  ||,   : fasi forti nelle ampiezze di decadimento: Le fasi forti possono essere misurate con tutti i decadimenti neutri e carichi B → J/  , a meno di una doppia ambiguità: Ambiguità che si può rompere studiando l’intensità relativa onda dominante p e onda s del K* in funzione di m(K S  0 )

11 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale BaBar: misura del segno di cos2  PRELIMINARY !!! cos2  misurato mediante analisi angolare CP(t) del campione B 0 → J/  (K S   ) *0 (solo 104 eventi taggati in 82 fb -1 ) –Il fit con sin2  libero: –Fit con sin2  = 0.731: Assumendo che sin2  e cos2  vengano dallo stesso angolo 2 , simulando 2000 toy MC: Si escluderebbe cos2   sin 2 2    89% CL

12 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale Misure CP(t) in b  ccd

13 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale Modi Cabibbo-soppressi B 0  D ( * ) D ( * ) e B 0  J/  0 : Cabibbo soppressi livello albero Albero misura sin2  dalla transizione b  ccd (consistenza con J/ψK S,L ) Pinguini sono previsti O(<10%) nel MS ma potrebbero essere aumentati da nuova fisica

14 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale Analisi angolare CP(t) in D* + D* - BaBar PRL (hep-ex/ ) 120 eventi taggati con 81fb -1 Im  = 0.05  0.29  0.10    = 0.75  0.19  0.02  t (ps) f ± (θ tr,  t)  exp(–|  t|/  B ) { G( i,K;θ tr ) ± [ S( i,K;θ tr ) sin(  m  t) – C( i,K;θ tr )cos(  m  t) ] } K = 1 – 2R ┴ angular dilution R  =   Quasi completamente CP-pari Consistenza rispetto al charmonio a livello di 2.5σ

15 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale B 0  J/  0 40 eventi in 82 fb -1 S J/  = 0.05 ± 0.49 (stat) ± 0.16 (syst) C J/  = 0.38 ± 0.41 (stat) ± 0.09 (syst) PRL91, (2003) BELLE preliminare 103 eventi in 140 fb -1

16 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale Riassunto risultati Complessivamente in questi modi c’è quindi una discreta consistenza col charmonio

17 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale Misure CP(t) in b  sss (sdd)

18 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale Modi dominati dai pinguini In visione “naive”: –C=0 –S=-  f.sin2  GRANDE INTERESSE HANNO DESTATO RECENTEMENTE LE MISURE PUBBLICATE DA BELLE I modi dominati dai pinguini, ad es. B 0 →  K 0, sono sensibili a nuova fisica attraverso il loop. Anche qui si misura un valore sin2  eff che può differire da sin2  nel MS al più di , a seconda del modo

19 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale Risultati BELLE, PRL 91, (2003)  Interpretato da BELLE come evidenza di nuova fisica CP dispari CP pari CP dispari Modo SC B 0  K S ± ± 0.29 ± 0.07 B 0  K + K - K S ± 0.26 ± ± 0.16 ± 0.04 B 0  ’K ± 0.27 ± ± 0.16 ±

20 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale B A B AR B0→KLB0→KL B0→KSB0→KS BaBar B 0 →  K S ; B 0 →  K L (nuovo) Nel MS, misura: ~ +sin2 , per B 0 →  K S ~ -sin2 , per B 0 →  K L L=108fb -1 B 0 →  K S 70±9 eventi B A B AR B0→KLB0→KL 52±16 eventi BaBar consistente col MS e 2.4  da BELLE

21 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale BaBar B 0 → K + K - K S ; B + → K + K S K S Decadimento a 3 corpi B 0 → K + K - K S (esludendo eventi B 0 →  K 0 ); Si misurano anche i BR per determinare la frazione CP-dispari, attraverso le relazioni di simmetria di isospin [Belle PRD69, (2004)]: B 0 →K + K - K S 201±16 eventi B + →K + K S K S 122±14 eventi B A B AR L=111fb-1

22 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale CP(t) con B → KKK S Determinazione ƒ even : –Br(B 0 → K + K - K 0 )= (23.8±2.0±1.6)×10 -6 –Br(B + → K + K S K S )= (10.7±1.2±1.0)×10 -6 –ƒ even =0.98±0.15±0.04 –Confermato anche dalla distribuzione angolare; Quindi S~–sin2  B A B AR

23 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale BaBar B 0 →  0 K S Misura S~sin2  nel MS; La direzione del K S usata per determinare il vertice del B 0 : –Vincolo in x-y del beam-spot; B A B AR L=113 fb ±16 events

24 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale BaBar B 0 → K*  K*  K S  0 ) Quasi self-tagging grazie all’elicità del fotone Misura S~0 (2m s /m b sin2  ) nel MS Però nuova fisica potrebbe aumentare il rate di decadimenti ad una data elicità e quindi S  0 Tecnica ricostruzione vertice simile a B 0 →  0 K S validata in entrambe le analisi con –B 0 → J/  K S e B + →  + K S, ignorando J/  o  + –Vita media B 0 L=113 fb ±14 eventi S = 0.25 ± 0.63 (stat) ± 0.14 (syst) C = ± 0.32 (stat) ± 0.09 (syst)

25 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale B 0 → f 0 (980)K S →     Studi recenti [hep-ph/ (2000)] sulla struttura del mesone scalare ƒ 0 (980) favoriscono stato qq. Decadimento potrebbe essere pinguino b → sss dato che: –ss consistente; b → uus albero doppiamente Cabbibo soppresso rispetto al leading penguin. In questo caso il decadimento misura: Analisi Quasi 2-body : Si taglia sul Dalitz plot per ridurre contributi da  0 e f 0 (1370) B A B AR L=111fb -1 94±14(stat)±6(syst) evts Total Continuum All bgk.

26 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale CP fit of B 0 → f 0 (980)K S Consistency check: fit dello spettro di massa  +  - con Breit-Wigner relativistica Risultati del fit CP : B A B AR Total Continuum All bgk. L=111fb-1 B A B AR Total Continuum All bgk.

27 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale Riassumendo BaBar vs. BELLE

28 IFAE, TORINO 15 aprile 2004Lorenzo Vitale CONCLUSIONI sin2  misurato con precisione nel charmonio Segno di  da J/  K* (K*  K S  0 ) Molte misure nuove Risultati consistenti per sin2  nei canali Cabibbo soppressi e dominati dai pinguini Con la possibile eccezione di –Misura di BELLE in B 0   K S –Media delle misure non charmonio