レプトンフレーバー保存則を破る tm/eV0の探索

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1 レプトンフレーバー保存則を破る tm/eV0の探索
名古屋大学 西尾　佑子 2007/3/23 学術創成評価委員会

2 はじめに tm/e V0 LFV（レプトンフレーバー非保存） LFVを予想する理論 V０：中性ベクトルメソン(f,w, K*,r)
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. D )　 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 学術創成評価委員会

3 過去の実験結果 543fb-1の データを 用いて 解析 崩壊分岐比の上限値 モード Belle(158fb-1) t-m-f
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 5.110-6 3.010-7 4.010-7 7.410-6 543fb-1の データを 用いて 解析 ー ー 2007/3/23 学術創成評価委員会

4 KEKB加速器（Bファクトリー） 世界最高感度の探索 電子陽電子衝突型円形加速器 重心系エネルギー tファクトリー 世界最高のルミノシティ
電子 ８．０GeV 陽電子　３．５GeV 重心系エネルギー 　　=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 fb-1 ピークルミノシティ　1.71×1034 cm-2・s-1 　　　世界最高感度の探索　　　 543fb-1のデータ（4.8×108個のt対事象）を使用 2007/3/23 学術創成評価委員会

5 Belle 検出器 荷電粒子運動量 SVD,CDC 電子識別 ECL,ACC,CDC m識別 KLM K/p識別 CDC,TOF,ACC
大きさ　7m7m7m 質量 t KLM SVD 3.5GeV 8.0GeV ECL TOF CDC ACC 2007/3/23 学術創成評価委員会

6 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）
信号事象を３つのレベル（段階）にて背景事象（BG）と選別 2007/3/23 学術創成評価委員会

7 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：Ngtag2 tmf KK 質量分布 （mID前 ） signal data 2007/3/23 学術創成評価委員会 7

8 tm/e wの事象選択 ＜レベル１＞ ＜レベル2＞ tmw 信号側の光子数：Ngsig4
fモードと同様 ＜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 wの質量：0.757<Mppp<0.808 GeV/c2 タグ側 タグ側の光子数：Ngtag2 tmw ppp0 質量分布 （mID後） data signal 2007/3/23 学術創成評価委員会 8

9 レベル 3:背景事象の抑制 tm/ef tm/ew ②tpwnの抑制 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 cosa> （tef） cosqCMlw <0.88 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 2007/3/23 学術創成評価委員会 9

10 ① V-カット 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 : ２３％損失
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) tmf tef tmw tew data signal 2007/3/23 学術創成評価委員会 10

11 ② tpwn の抑制 tm/e wモードに対して cosqCMlw <0.88 信号事象: 16%損失 11%損失
q ; レプトンと wのなす角 信号事象:　16%損失 %損失 tt事象　 :　59%排除 %排除 tmw tew tew tmw data signal tt qq 2光子過程 2007/3/23 学術創成評価委員会 11

12 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)
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) a<3.05 (cosa>-0.996) 2007/3/23 学術創成評価委員会 12

13 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 ３s楕円領域 信号検出効率（fKKの分岐比を含む）
tmf 不変質量とDEの２次元プロット: １０s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） ±10s box内のイベント数（信号領域を除く） 信号領域のBG予想値 ブラインド領域 e(tmf)=3.1%、　e(tef)=3.1% tef BGのモード tmf :tfpn ブラインド領域 モード data MC tmf 2 1.6±1.1 tef Mode BGの予想値 tmf 0.11±0.08 tef サイドバンドのデータ から見積もる data signal tt 2007/3/23 学術創成評価委員会 13

14 tm/e wのMbc vs DE Mbc とDEの２次元プロット（10s） 信号領域（3sの楕円）はブラインド
tmw Mbc とDEの２次元プロット（10s） 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） 信号領域のBGの予想値 ブラインド 領域 モード data MC tmw 8 8.71.7 tew 0.970.56 tew ブラインド 領域 BGのモード tm/ew :tpwn モード BGの予想値 tmw 0.200.28 tew 0+0.07 tmw ： MCの分布から評価　 tew : サイドバンドのデータ data signal tt 2007/3/23 学術創成評価委員会 14

15 系統誤差 source tmf tef tmw tew トラック再構成 4.0% 4.0 ルミノシティ 1.6% レプトンID
2.0% 2.2% KID 1.4% － トリガー 0.6% 0.4% 0.05% p0再構成 MC統計 1.3% 0.7% Total 5.1% 5.2% 6.3% 2007/3/23 学術創成評価委員会

16 結果 preliminary 1.510-7 8.110-8 1.010-7 1.910-7 tmf tef tmw tew
モード BGの予想値 Nobs s0 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 2.4 8.110-8 tmw 0.200.28 2.5 1.010-7 tew 0+0.07 4.6 1.910-7 Nobs：信号領域内の検出事象数 S0：　信号事象数の上限値＠ ９０％C.L.（POLEプログラムを用いた） data signal tt 2007/3/23 学術創成評価委員会

17 まとめ tmf は5.2倍、 tef は 9.0倍上限値の低い領域へ到達 tm/e w : 初の探索
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 （系統誤差を含む、POLEプログラムを用いた） 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 preliminary モード tmf tef tmw tew 上限値 1.49×10-7 8.11×10-8 1.01×10-7 1.94×10-7 2007/3/23 学術創成評価委員会

18 Back up 2007/3/23 18

19 データとMC データ 542.6fb-1 MC tm/e f tm/e w eemm 256 MC uds charm
Br(tfpn)6.0710-5 Br(tK)4.0610-5 tm/e w MC tt uds charm two-photon generic p fKn eemm eess eecc eeuu Lum. (fb-1) 1570 1846 2761 666 256 1252 1139 378 MC tt uds charm two-photon eemm eess eecc eeuu Lum.(fb-1) 1570 323 310 256 1252 1139 378 2007/3/23 学術創成評価委員会 19

20 tm/e fの事象選択 Signal area Charged track 1.5<Mlf<1.95 GeV/c2
<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 Signal area 1.5<Mlf<1.95 GeV/c2 -0.5<DE<0.5 GeV <Level 3> <cosqmiss<0.9563 pmiss>0.6 GeV/c m2miss>-0.5 and pmiss>　　m2miss cosa> (a<3.1) for only ef 2007/3/23 学術創成評価委員会 20 20

21 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> <cosqmiss<0.9563 pmiss>0.6 GeV/c m2miss>-1 and pmiss>　　m2miss cosqlCMlw <0.88 cosa> (a<3.05) for only ew 2007/3/23 学術創成評価委員会 21

22 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 2007/3/23 学術創成評価委員会 22 22

23 Beam constrained mass before cf. after 2007/3/23 学術創成評価委員会 23

24 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 tt signal 2007/3/23 学術創成評価委員会

25 2007/3/23 学術創成評価委員会 25

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