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Neue Resultate von BELLE FAKT ÖPG 2003 / Strobl L. WIDHALM - Vienna KEK, Tokyo Neue Resultate von Belle Das Experiment Übersicht neuer Resultate Hinweise auf „neue Physik“ in B K s ? Entdeckung einer neuen Charmonium Resonanz? Die Wiener Beteiligung – Messung von |V ub | Collaboration

KEK, Tokyo

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Neue Resultate von Belle. KEK, Tokyo. Collaboration. Das Experiment. Übersicht neuer Resultate. Hinweise auf „neue Physik“ in B  f K s ?. Entdeckung einer neuen Charmonium Resonanz ?. Die Wiener Beteiligung – Messung von |V ub |. KEKB Collider. e -. e +. - PowerPoint PPT Presentation

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Neue Resultate von BELLE FAKT ÖPG 2003 / Strobl L. WIDHALM - Vienna

KEK, Tokyo

Neue Resultate von Belle

• Das Experiment

• Übersicht neuer Resultate

• Hinweise auf „neue Physik“ in B Ks ?

• Entdeckung einer neuen Charmonium Resonanz?

• Die Wiener Beteiligung – Messung von |Vub|

Collaboration

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Neue Resultate von BELLE FAKT ÖPG 2003 / Strobl L. WIDHALM - Vienna

Lpeak=1.0567 x1034cm-2sec-1 (!)Design=1034cm-2sec

KEKB Collider

e-

8GeV

e+

3.5GeV

= 0.425

B-Factory(auf der 4s Resonanz)

B-Factory(auf der 4s Resonanz)

BBthreshold

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SVD

Der BELLE Detektor

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Die Physik von BELLE

Selbstkonsistent wenn SM korrekt

Vtb*Vtd

Vcb*Vcd

Unitaritäts-Dreieck

Vub*Vud

Vcb*Vcd

Vtb*Vtd

Vcb*Vcd

+ 1 + = 0

i i

{i=1,k=3}: Vub*Vud+Vcb*Vcd+Vtb*Vtd = 0 d s b

u Vud Vus Vub

c Vcd Vcs Vcb

t Vtd Vts Vtb

CKM-Matrix

1

i

0

BB00->ππ->ππBB00->->ππ

BB00->J/->J/KKss

BB00->->KKss

BB00->D->D((**) ) DD((**))BB00-> D*π-> D*πBB00->D*->D*B->DB->DCPCPKK

Vub*Vud

Vcb*Vcd

1

2

3

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Prinzip der 1-Messung mittels B J/Ks

• keine theoretische Unsicherheit• experimentell sauber• „goldener Kanal“

B0

B0 B0

Vcb

VtbV*

V*Vtb

V*2

td

td

td

J/

J/

KS

KS

Vcb

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Prinzip der 1-Messung mittels B J/Ks

t z/(cβγ)

Flavor-tag decay(B0 or B0 ?)

J/

KS

B - B

B + B

ee

more B’s

more B’s

zt=0

fCP

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Übersicht über neue Resultate

• ca. 160/fb integrierte Luminosität bis Ende August 2003• entspricht 152 Millionen B-Ereignissen• 1-Bestimmung wurde bereits zu einer Präzisionsmessung• Alternative Messung über B Ks ergibt 3,5 Abweichung – Hinweis auf neue Physik?• Konsistenz mit Standardmodell bei anderen b sss Kanälen• auch die Sensitivität für 2 3 wird immer besser

sin21 (Belle 2003, 140 fb-1) =0.733±0.057±0.028sin21 (BaBar 2002, 81 fb-

1) =0.741±0.067±0.033

CP = +1 sample

sin21 = 0.80±0.13

CP = -1 sample

sin21 = 0.73±0.06

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Übersicht über neue Resultatesin21 (Belle 2003, 140 fb-

1) =0.733±0.057±0.028

sin21 (BaBar 2002, 81 fb-

1) =0.741±0.067±0.033

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Neue Physik in B Ks ?

• B Ks theoretisch sehr sauber• A = -0.15 ± 0.29 ± 0.07• sin21eff = –0.96 ± 0.50• 3,5 Abweichung vom Präzisionsergebnis!• Wahrscheinlichkeit für Kompatibilität 0,05%

68 ±11 events

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Neue Physik in B Ks ?

Erst die Zukunft, mit mehr Statistik (und eventuell weiter verbesserter Analyse) wird die Antwort bringen!

70 ± 9 events

• BaBar Resultat von 2002: sin21eff = –0.18 ± 0.52• Resultat 2003: sin21eff = +0.45 ± 0.44• Grund für Verschiebung ist eine 1 statistische Fluktuation

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Neue Charmonium Resonanz ?

• gefunden im Kanal B± K±(J/ )• Masse: 3871.8±0.7±0.4 MeV• natürliche Breite < 3.5 MeV @ 90% C.L.• 34.4±6.5 Events, statist. Signifikanz 8.6

(2S)

?

M(J/ ) - M(J/ ) GeV

Belle304M B’s

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Neue Charmonium Resonanz ? Interpretation:• Masse gerade an der D0D*0 threshold• lose gebundenes “molecular charmonium”, oder ein (13D2) Zustand?

“Discovery of the signal is very recent. Belle is working on this channel but is not ready to present any results” (Lepton-Photon 2003)

Ersteres in der Literatur diskutiert seit 1975:– ausgelöst durch komplizierte Struktur von (e+e- ->hadrons) bei SPEAR

• M. Bander, G.L. Shaw, P. Thomas, PRL 36, 695 (1976)• M.B. Voloshin, L.B. Okun JETP Lett. 23, (1976), Pisma Zh.Eksp.Teor.Fiz.23, 369 (1976) • A.De Rujula, H.Georgi, S.L.Glashow, PRL 38 (1977)

– WW beschrieben durch -Austausch gibt attraktive Kraft für DD*, BB*• N.A. Tornqvist, PRL 67, 556 (1991), Z.Phys. C61, 525(1994)

• A.V. Manohar, M.B. Wise,Nucl.Phys. B339, 17(1993)

Qq

Qq

D0D*0

molecule

DiquarkModel

(Qq) are colored

Loose binding

A different ideafrom that time:

Decays to (QQ)+(light mesons) via quarkrearrangement which suppresses the width.

Stronger binding

Q Qq q

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PDG 2002 + (BELLE

Belle 2 ±1

Belle 1 ±1

K

0.2-0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-0.4-0.6

0.2

0.6

0.6

0.4

0.4

0.2

Wiener Beteiligung – Messung von Vub

| Vub|

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Messung von Vub

• über den Zerfall B l

• benötigt wird Formfaktor fB(q2)

• der analoge Formfaktor fD(q2) kann im Zerfall D l gemessen werden• das Verhältnis fB /fD ist durch numerische Methoden (Lattice) gut bekannt

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K

D

D*

Mass- / Vertex Fit

e+ e-3.5 GeV 8 GeV

K

KD*

D

e/µ

Methode der Rekonstruktion

„inverser“ Fit

Zusätzlicheprimäre Mesonen

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Blick in die Daten(ca. 10 Millionen gefilterte Ereignisse, 50% der Gesamtstatistik)

mD* / GeV mD* / GeV

D* hadronisch D* semileptonisch

7666 D*0

49810 D*±

vor Fit

vor Fit

12020 D*

candidates

candidates

candidates

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Blick in die Daten(ca. 10 Millionen gefilterte Ereignisse, 50% der Gesamtstatistik)

mD / GeV

D semileptonisch

992 D0

112 D±

vor Fit

Anzahl Primärteilchen

D*D* D*D*

D*D*D*D*

D*D*D*D*

candidates

candidates

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MC

m² / GeV²

Signal

nicht-leptonischer Untergrund

Blick in die Daten(ca. 10 Millionen gefilterte Ereignisse, 50% der Gesamtstatistik)

~ 110 D Kl ~20 D l

candidates

m² / GeV²

Neutrino mass squareddata

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Ausblick

• 500/fb integrierte Luminosität bis 2005 (ca. 3 fache Statistik)

• weitere Steigerung der Luminosität – Super BELLE

• eine weitere Präzisionsbestätigung des Standardmodells?

• ...oder erhärten sich die Hinweise auf neue Physik?

• B Physik beginnt gerade erst spannend zu werden...

Was bringt die Zukunft?

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Neue Resultate von BELLE FAKT ÖPG 2003 / Strobl L. WIDHALM - ViennaEreignisrekonstruktion in C++ bei BELLE PDA Seminar 11/02 Laurenz Widhalm

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Next: 2(α) from Bfcp>=+

Vtb

B0

B0

V*

V*

td

td

Vtb

Vub

Vub

+

+

B0

+ V*2 V2

td ub

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Constraints on the CKM angle φ2 (α)• • SSππππ, A, Aππππ depend on 4 parameters: depend on 4 parameters:22, , 11[21.3°-25.9°][21.3°-25.9°], |P/T|, |P/T|[0.15-0.45][0.15-0.45], , -> plot confidence contours in (-> plot confidence contours in (22, , ) for various |P/T|) for various |P/T| e.g.e.g.

|P/T|=0.3|P/T|=0.311 =23.5° =23.5°

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Indirect constraints (CKM fitter group):78.3°≤ 78.3°≤ 22 ≤ 121.6° ≤ 121.6° (95% C.L.) consistent

Find:Find:78°≤ 78°≤ 22 ≤ 152° ≤ 152° (95% C.L.)insensitive to