臺灣博碩士論文加值系統

本論文探討含 Λ 終態的帶電 B 介子衰變。利用來自日本高能加速
器研究機構 KEKB 之 Belle 偵測器在非對稱能量之電子正子對撞中
所產生的實驗數據分析，裡面含有 771 百萬來自 Υ(4S) 衰變的 B
介子對事件。分析方法採用以神經網路演算法為基礎的強子標籤法來
辨識其中一個 B 介子，再用剩餘的粒子重建 Λ/反Λ。 此實驗的結果以在對撞質心中 Λ/反Λ 的動量分佈呈現。

In this thesis, I report the study of inclusive charged B meson decay to Λ X, based on a data sample of about 772 million BBbar pairs collected with the Belle detector at KEKB asymmetric-energy e+e- collider at the Υ(4S) resonance. Events are selected by a fully reconstructed B meson using hadronic tagging method and then search for Λ baryons from the rest of the particles. The measured result is presented as inclusive momentum spectrum of Λ/anti-Λ particle in the e+e- center-of-mass frame.

1 Introduction 1
1.1 Standard Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.1 Feynman Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.2 CKM Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.3 Symmetry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.1.4 CP Violation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2 B Meson Physics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2 Belle Experiment 11
2.1 Introduction to the Belle Experiment . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2 KEKB Accelerator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3 Belle Detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3.1 Beam Pipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3.2 Silicon Vertex Detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.3.3 Extreme Forward Calorimeter . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.4 Central Drift Chamber . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.3.5 Aerogel Cherenkov Counter . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3.6 Time of Flight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3.7 Electromagnetic Calorimeter . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.3.8 KL and Moun Detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.9 Solenoid and Iron Yoke . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.4 Particle Identi cation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.5 Trigger System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.6 Data Acquisition System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3 Analysis 33
3.1 Blind Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.2 Analysis Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.2.1 EvtGen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.2.2 GSIM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.2.3 BASF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.2.4 PAW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.2.5 ROOT & RooFit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.3 Data Sample . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.3.1 Fix mdst Module and Hadronic Skim . . . . . . . . . . 38
3.3.2 Monte Carlo Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.4 Hadronic B Tagging Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.5 Event Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.5.1 Tag Side Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.5.2 Signal Side Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.6 Figure of Merit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4 Measurement of xp Distribution 49
4.1 Limit of xp Set by Relativistic Kinematics . . . . . . . . . . . 49
4.2 Binning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.3 Signal Extraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.3.1 Identi cation of Signal Btag . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.3.2 Background Subtraction . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.3.3 Contamination of Neutral B Meson . . . . . . . . . . . 54
4.4 Monte Carlo E ciency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.5 Fit Results on Real Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
4.5.1 Reconstruction Result . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
4.5.2 Reconstruction Result . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4.6 Multiplicity Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
4.7 Systematic Uncertainty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
4.7.1 Number of B B Pairs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
4.7.2 Tag Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4.7.3 Charged Track Finding . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4.7.4 Charged Particle Identi cation . . . . . . . . . . . . . . 69
4.7.5 Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.7.6 Subdecay Branching Fraction . . . . . . . . . . . . . 70
4.7.7 Signal PDF Shape . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.7.8 MC Statistics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.8 Measured xp Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5 Conclusion 75
A Number of B B Pairs in HadronB(J) Skim 77
B Fit Results for the Study of B0 Contamination 79
B.1 The First Sample . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
B.1.1 Λ Reconstruction Result . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
B.1.2 Λbar Reconstruction Result . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
B.2 The Second Sample . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
B.2.1 Λ Reconstruction Result . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
B.2.2 Λbar Reconstruction Result . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
C Fit Results on Exclusive MC Samples 91
C.1 B+ → Λbar p π+ π- Decay Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
C.1.1 Λ Reconstruction Result . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
C.1.2 Λbar Reconstruction Result . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
C.2 B+ → p Λbar π0 Decay Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
C.2.1 Λ Reconstruction Result . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
C.2.2 Λbar Reconstruction Result . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
C.3 B+ → J/ψ Λbar p Decay Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
C.3.1 Λ Reconstruction Result . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
C.3.2 Λbar Reconstruction Result . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
C.4 B+ → p Λbar D0bar Decay Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
C.4.1 Λ Reconstruction Result . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
C.4.2 Λbar Reconstruction Result . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
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