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弱い相互作用の高次効果のみが寄与するB中間子崩壊過程でのCP非保存の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16740136
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関東京工業大学

研究代表者

石野 宏和  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (90323782)

研究期間 (年度) 2004 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
2005年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2004年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
キーワードCPの破れ / B中間子 / Belle実験 / 小林・益川理論 / Bファクトリー実験 / 強い相互作用 / 弱い相互作用 / シリコン検出器
研究概要

素粒子の標準模型の枠内では、CPの破れは小林・益川(KM)理論により説明できるとされている。本研究では高エネルギー加速器研究機構で行われているBelle実験において、B中間子の崩壊過程を詳しく調べることにより、KM理論を検証することを目的とする。
B中間子が二つの荷電π中間子に崩壊する過程は、弱い相互作用の1次の効果(bクォークがuクォークに遷移するツリー過程)と、Wゲージボソンがループをつくる2次の効果(bクォークがdクォークに遷移するペンギン過程、またはFlavor Changing Neutral Current)の両方が寄与すると考えられている。この結果、B中間子と反B中間子が二つの荷電π中間子に崩壊する確率が異なる直接的CPの破れが現れるかもしれない。本研究で直接的CPの破れの大きさを測ったところ、4σの有意性でCPが破れていることがわかり、b→d遷移のFCNCが存在することを世界で初めてつきとめた。中性B中問子の混合過程でのCPの破れを予言する理論はスーパーウィーク理論のようにKM理論以外にも存在したが、直接的CPの破れはKM理論特有の予言である。この研究により、少なくともスーパーウィーク理論は排除することができた。
KM理論は3×3のユニタリー行列を導入し、それは一つの複素位相を含んでいる。したがって、複素平面上で行列要素の関係を示すと三角形になる。このユニタリー三角形の内角と辺の長さを測ることにより、KM理論をさらに詳しく検証することができる。本研究では、上記のB→π^+π^-崩壊に加えてB→ρ^+ρ^-崩壊を用いて、三角形の頂角φ_2を測定した。その結果φ_2=93±12度を得た。他の角度や辺の長さからφ_2=97±15度と予想でき、二つの独立な測定は一致することが確かめられ、KM行列を10%強の精度で検証することができた。

報告書

(2件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2005 2004

すべて 雑誌論文 (7件)

  • [雑誌論文] Improved Evidence for Direct CP Violation in B0 -> pi+pi- Decays and Model-Independent Constraints on phi22005

    • 著者名/発表者名
      K.Abe, H.Ishino et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 95

      ページ: 101801-101801

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] The Belle Silicon Vertex Detector2005

    • 著者名/発表者名
      H.Ishino
    • 雑誌名

      Nuclear instruments and methods in physics research Section A 549

      ページ: 16-16

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Measurements of B decays to two kaons2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Chao, H.Ishino et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 95

      ページ: 231802-231802

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Study of CP Violating Effects in Time Dependent BOBObar ->D*-+pi+- Decays2004

    • 著者名/発表者名
      T.R.Sarangi, H.Ishino et al.
    • 雑誌名

      Physics Review D 93

      ページ: 31802-31802

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Evidence for Direct CP Violation in BO->K+-pi-+ Decays2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Chao, H.Ishino et al.
    • 雑誌名

      Physics Review Letters 93

      ページ: 191802-191802

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] The Data Acquisition System of the Belle Silicon Vertex Detector(SVD) Upgrade2004

    • 著者名/発表者名
      H.Ishino et al.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on nuclear science 51

      ページ: 2064-2064

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Observation of Large CP Violation and Evidence for Direct CP Violation in BO -> pi+pi- Decays2004

    • 著者名/発表者名
      K.Abe, H.Ishino et al.
    • 雑誌名

      Physics Review Letters 93

      ページ: 21601-21601

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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