BELLE

τ物理解析の現状
名古屋大学大学院理学研究科
早坂 圭司

２００４／３／８

科研費特定領域第二回研究会「質量起源と超対称性物理の研究」

1τグループ＠Ｂｅｌｌｅ
BELLE

名古屋
名古屋
大島さん
大島さん
ＢＩＮＰ
ＢＩＮＰ
（ロシア）
（ロシア）

ＴＶ会議
ＴＶ会議

奈良女
奈良女
林井さん
林井さん
２００４／３／８

東北
東北
山口さん
山口さん

ＫＥＫ
ＫＥＫ
玉井さん
玉井さん

科研費特定領域第二回研究会「質量起源と超対称性物理の研究」

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現在の取り組み
 スペクトラル関数の測定

 τ→ππ０ντ τ→Ｋｓπντ τ→ηＫντ ２ｎｄ Ｃｌａｓｓ Ｃｕｒｒｅｎｔ

 ＬＦＶ

BELLE

 τ→μγ，ｅγ τ→３ｌ τ→μη，ｅη τ→ｐγ τ→ηπντ

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新物理とＬＦＶ
 標準模型→レプトンの香り保存 ニュートリノ振動 →レプトンの香りの破れ

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新物理の存在荷電レプトンのセクターでは破れていないのか？
超対称模型→破れると予言模型によって分岐比が大きいモードが違う

全部攻める
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超対称模型とＬＦＶBELLE τ→μγ MSSM+right-handed ν τ→ｅγ τ→３ｌ(Phys.Rev.D59(1999)116005)(Phys.Rev.D66(2002)115013)+Higgs Mediated(Phys.Rev.Lett.89(2002) 241802) τ→μη，ｅη+Higgs Mediated(Phys.Rev.D66(2002) 057301)

どのモードが最初に見えるか？

自然はどのモデルを選択しているのか？
Ｂｅｌｌｅ実験で収集された約8x107個のτのデータからこれらのモードを探す
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ＫＥＫＢ加速器
 非対称コライダー
・ｅ＋：３．５ＧｅＶ，ｅ−：８ＧｅＶ

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 世界最高のルミノシティ
Peak Luminosity
・１．２×１０３４／ｃｍ２／ｓ
Total Logged Luminosity
・２１０／ｆｂ
散乱断面積(nb)1.05(bb):0.911(ττ)→Ｂファクトリーはτファクトリー
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Ｂｅｌｌｅ検出器
 前方／後方非対称検出器
 ＫＬＭBELLE

 μ／ＫＬの検出

 ＥＣＬ
 電子と光子の検出

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7τ→μγ，ｅγ探索の歴史
 15年で２桁
 最も楽観的な値
Ｂｒ〜１０−６→そろそろ見える？

BELLE

τ→μγの探索＠Ｂｅｌｌｅ（Ｂｅｌｌｅ実験で収集された約8x107個のτのデータ）
Phys. Rev. Lett.に投稿中(hep-ex/0310029)
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8τ→μγの探索

signal side

見たい事象

−e
µ /e
(Eµ,Pµ )γ２００４／３／８

BELLEe+τcharge(not µ/e)τ(Eγ ,Pγ )科研費特定領域第二回研究会「質量起源と超対称性物理の研究」

X miss>0γ

tag side9τ→μγ（ＭＣ）
背景事象（ＢＧ）の評価→ＭＣデータで
 ＭＣによって生成されたデータ

BELLE

 信号事象 一般のτ対生成
 μ対生成、Ｂｈａｂｈａ過程 クォーク対生成
 ２Ｐｈｏｔｏｎ 過程等

これらを利用して背景事象を徹底的に落とす
信号数の評価→Unbinned Maximum Likelihood fit→信号とＢＧの分布関数が必要→ＭＣ利用
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10τ→μγ（ＢＧ：μμ）
 主な背景事象：
μ対生成

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荷電粒子のエネルギー＋光子のエネルギー＠ＣＭ系
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11τ→μγ（ＢＧ：ττ）
 主な背景事象：τ対生成

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欠損運動量と欠損質量の分布を利用

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12τ→μγ：信号事象
 信号数の評価はＭinv-ΔＥ平面上
 信号事象ＭＣによる分解能の評価

BELLE

σ∆E:75.4/33.7MeV
σM:23.1/15.0MeV/c2

中心値

Minv=1.777GeV/c2
ΔE=-1.1MeV→５σ領域で評価
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13τ→μγ：背景事象
主な背景事象→ττ事象、μμ事象
10τ pair MC (µµ)

Data (µµ)

Minv(GeV)

100102.1~2.2010010

2.0~2.1010010

1.9~2.0010010

1.8~1.9

0100101.7~1.8

0100101.6~1.7

010010020

BELLE

1.5~1.6010-0.50.0∆E (GeV)0-0.50.0∆E (GeV)

1.4~1.5
0.5

背景事象の分布を関数の形で評価（ガウス関数＋ランダウ関数）
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14τ→μγ：信号領域のＢＧ分布
BELLE

実際のデータとの比較
101.71<Minv<1.82GeV/c2 Data0.2# of events

BG function

0-1.0-0.50.0∆E (GeV)

非常によく一致∆E (GeV)

Signal MC

50-0.2-0.4→信号は０？
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1.6

1.8

22Minv (GeV/c )15

τ→μγ：信号数の評価
BELLE

Unbinned Extended Maximum Likelihood fit

5σの領域で評価
ｓ：信号事象の数、ｂ：背景事象の数
Ｓｉ：信号事象分布関数
Ｂｉ：背景事象分布関数

ｓ＝０，ｂ＝５４２００４／３／８

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16τ→μγ：上限値の評価
BELLE

 信号事象数の上限値ｓ０の評価←ＴｏｙＭＣ（信号／背景事象分布関数に基づいて生成）
Systematic uncertainty
ｓ０＝５．１＠９０％信頼度 Signal yield : s (event)Muon-ID ineff.+0.06/-0.11
BG function±0.3
 分岐比の上限値
Fit region±0.07
0Br(τ→µγ)<3.1×10-7
＠ 90%信頼度
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Efficiency& Luminosity : 2εNττ
Track rec. eff.
2.0%
Photon rec. eff.
2.8%
Selection criteria
2.2%
Luminosity
1.4%
Trigger eff.
1.6%
MC statistics
0.8%
Total
4.7%

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τ→ｅγ：上限値
BELLE
τ→eγ, preliminary

 5σ領域∆E (GeV) 20 事象観測 検出効率：6.5%
 S0= 3.8＠90%信頼度

0.2

Br(τ→eγ)<3.6×10-70-0.2-0.4

＠90%信頼度（投稿準備中）２００４／３／８

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1.6

1.822Minv (GeV/c )18

ＬＦＶ探索のまとめ
約8x107 個のτのデータを使った解析の結果
 Br(τ→µγ)<3.1×10-7
 Br(τ→eγ)<3.6×10-7
 Br(τ→µη)<3.4×10-7
 Br(τ→eη)<6.9×10-7
 Br(τ→lll)<1.9~3.5×10-7
＠ 90%C.L.

BELLE→3~30 倍改善（以前に提出された結果と比較して）

 探索は続く・・・→1.44×108個のτのデータ （一部現在進行中）→上限値はBr ~ 10-8 時代へ（今年中？）

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