BESIII rapporterer mest præcise målinger af stærkfaseparametre i neutralt D-mesonhenfald

BESIII-samarbejdet har rapporteret de mest præcise målinger til dato af de relative stærkfaseparametre i henfald af neutrale D-mesoner. Disse resultater præsenteres i to artikler publiceret i tidsskrifterne Fysisk gennemgangsbreve og Fysisk gennemgang D den 15. juni, henholdsvis.

Stærkfaseparametrene, som er et resultat af interaktioner mellem hadroniske sluttilstande, kan ikke beregnes pålideligt i teorien og skal bestemmes eksperimentelt. De nye BESIII-resultater afspejler forskellen mellem to stærke faser af en D-meson dannet af en charme (c) kvark og en anti-up(u-bar) kvark, i forhold til dens anti-partikel, D-bar meson, henfalder til samme endelige tilstand.

Blandt disse endelige stater, stærkfaseparametrene i KSπ+π- er exceptionelle, at give nøgleinput til bestemmelse af nogle af de grundlæggende parametre i standardmodellen (SM) for partikelfysik. Fremtrædende eksempler er vinklen γ i unitaritetstrekanten, der beskriver fasen af ​​blandingen af ​​den første og tredje familie af kvarkerne, og blandingsparametrene, der beskriver oscillationerne mellem neutrale D- og D-bar mesoner.

Derudover en præcisionsmåling af γ giver et benchmark for test af SM og kan bruges som en sonde til at søge efter beviser for fysik ud over den kendte standardmodel.

I 2009 og 2010 CLEO ved Cornell Electron Storage Ring præsenterede de første målinger af stærkfaseparametrene ved at bruge 0,82 fb-1 elektron-positron-annihilationsdata. Den begrænsede præcision af disse parametre udmønter sig i en dominerende systematisk usikkerhed for måling af γ på cirka fire grader.

I det næste årti, den statistiske usikkerhed for γ forventes at være 1,5 grader eller mindre, fører til målinger, hvor den samlede præcision vil være begrænset af de stærke fase input. Derfor er præcisionsmålinger af stærkfaseparametre en høj prioritet og er kritiske for en række γ-målinger.

På nuværende tidspunkt BESIII er den eneste kørende maskine, der kan indsamle data ved produktionsgrænsen for D ⁰ D ⁰ -bar meson par. Her, den producerede D ⁰ og D ⁰ -bar mesonpar produceres i en kvante-korreleret tilstand, giver eksperimentel adgang til den stærke faseforskel. De nye resultater gør brug af 2,93 fb-1 data indsamlet med BESIII-detektoren.

For bedre at udnytte data, BESIII-holdet udforskede flere metoder til at forbedre analysen ved at inkorporere mere hadroniske D-henfald for at øge statistikken, udvidelse af den delvise rekonstruktion af begivenheder for at forbedre signaleffektiviteten, og at tage virkningerne af bin-migrering i betragtning for at reducere mulige afvigelser af resultaterne. Disse forbedringer er afgørende for at give bedre præcision og nøjagtighed sammenlignet med tidligere målinger.

Ved at bruge de nye BESIII-resultater, den dominerende systematiske usikkerhed på værdien af ​​γ kan reduceres til omkring én grad, hvilket er cirka en faktor tre mindre, end det var muligt med CLEO-målingerne. Dette vil sikre, at de forventede statistiske forbedringer i målingerne af γ ved LHCb og Belle II eksperimenterne i løbet af det næste årti vil have en dyb indvirkning på præcisionstest af standardmodellen.