Measurement of CP Violation in B J/ψφ - · PDF fileHow current matter-antimatter...
Transcript of Measurement of CP Violation in B J/ψφ - · PDF fileHow current matter-antimatter...
Measurement of CP Violation in Bs → J/ψφ at CDF
Michal Kreps for the CDF collaboration
(rad) s
β-1 0 1
)
-1
(ps
Γ∆
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
-1CDF Run II Preliminary L = 1.35 fb
95% C.L.68% C.L.SM prediction
⇒
(rad) s
β-1 0 1
)
-1
(ps
Γ∆
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
-1CDF Run II Preliminary L = 2.8 fb
95% C.L.68% C.L.
SM prediction
New Physics
⇒ ?
www.kit.edu www2.warwick.ac.uk
Discovery of CP violation����������
����������
���������������
��������������� Neutral kaon puzzle in late 1950s
����������
����������
���������������
��������������� Two particles (K1, K2) with same mass, but
different lifetime and different decay mode
��������
��������
���������������
��������������� K2 is CP odd and if CP is conserved can
decay only to 3 π
����������
����������
���������������
��������������� Observation of K2 → π+π− in 1964 by
Cronin and Fitch ⇔ CP is not conserved
2 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Explaining CP violation��������
��������
���������������
��������������� Observation by Cronin and Fitch requires ≈ 10−3 admixture of
wrong CP state in wave function
����������
����������
���������������
��������������� In 1973 Kobayashi and Maskawa concludes that
����������
����������
���������������
��������������� No reasonable way to include CP violation in model with 4
quarks����������
����������
���������������
��������������� Introduction of CP violation needs new particles����������
����������
���������������
��������������� One of the suggested ways uses 6 quark model
��������
��������
���������������
��������������� CP violation ⇔ complex phase in quark mixing (CKM) matrix
Vud Vus Vub
Vcd Vcs Vcb
Vtd Vts Vtb
=
1 − λ2/2 λ Aλ3(ρ− iη)−λ 1 − λ2/2 Aλ2
Aλ3(1 − ρ− iη) −Aλ2 1
����������
����������
���������������
��������������� Nobel prize in 2008
3 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Implications����������
����������
���������������
��������������� When Kobayashi and Maskawa proposed their explanations, only
3 quarks were known
����������
����������
���������������
��������������� The six quark model had several implications:
��������
��������
���������������
��������������� Existence of another 3 quarks to be seen by experiment��������
��������
���������������
��������������� In 1980/1981 several people predicted large CP violation in B
system
-1
0
1
-1
0
1
-1
0
1
sin2
φ 1 . s
in(∆
md∆
t)
(c) J/ψKL (ξf = +1)
(a) Combined
Asy
mm
etry
(b) (cc)KS (ξf = −1)−
-8 -4 840∆t (ps)
-1
0
1(d) Non-CP sample
-1
-0.5
0
0.5
1 BABAR
-1
-0.5
0
0.5
1
-5 0 5
Asy
mm
etry
∆t (ps)
-4
-3
-2
-1
0
-1 0 1 2sin2β
ln(L
/Lm
ax)
��������
��������
���������������
��������������� Start of dedicated B physics
experiments
����������
����������
���������������
��������������� In 2001 Belle and Babar
experiments observe large CPviolation in B0 decay
����������
����������
���������������
��������������� Since then many measure-
ments performed to check idea
4 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Global status
VCKM =
1 − λ2/2 λ Aλ3(ρ− iη)−λ 1 − λ2/2 Aλ2
Aλ3(1 − ρ− iη) −Aλ2 1
γ
γ
αα
dm∆Kε
Kε
sm∆ & dm∆
SLubV
ν τubV
βsin 2
(excl. at CL > 0.95) < 0βsol. w/ cos 2
excluded at CL > 0.95
α
βγ
ρ-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
η
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5excluded area has CL > 0.95
ICHEP 10
CKMf i t t e r
5 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Are we done?
��������
��������
���������������
��������������� Does not look to be case
��������
��������
���������������
��������������� Many unanswered questions
����������
����������
���������������
��������������� SM has many free parameters����������
����������
���������������
��������������� What is the meaning of generation, why we need more than
one?��������
��������
���������������
��������������� What is the origin of dark matter and dark energy?��������
��������
���������������
��������������� How current matter-antimatter asymmetry is generated?
����������
����������
���������������
��������������� No baryon number violation in SM��������
��������
���������������
��������������� CP violation in SM is many order of magnitude too small��������
��������
���������������
��������������� In SM cannot generate needed phase transition
����������
����������
���������������
��������������� SM is probably just low energy approximation of final big theory of
everything
6 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Role of flavor physics��������
��������
���������������
��������������� Several extensions of SM exists, each postulating new particles
��������
��������
���������������
��������������� Some examples
����������
����������
���������������
��������������� Fourth generation introduces two additional quark, VCKM is
changed to 4 × 4 matrix��������
��������
���������������
��������������� Supersymmetry has partner for each SM particle��������
��������
���������������
��������������� In supersymmetry squarks/sleptons mix through 3 × 3 matrix
m211 m2
12 m213
m221 m2
22 m223
m231 m2
32 m233
��������
��������
���������������
��������������� Looking for indirect effects of new physics to discover it
��������
��������
���������������
��������������� If new physics is discovered, understand which model is right one
7 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
CPV in Bs → J/ψφ
Vud Vus Vub
Vcd Vcs Vcb
Vtd Vts Vtb
=
1 − λ2/2 λ Aλ3(ρ− iη)−λ 1 − λ2/2 Aλ2
Aλ3(1 − ρ− iη) −Aλ2 1
��������
��������
���������������
��������������� Vts known from unitarity
����������
����������
���������������
��������������� Need to check also by experiment
����������
����������
���������������
��������������� Best testing ground is decay Bs → J/ψφ
b
t, c, u
t, c, u
W−W+
b
s
ss
cc
b
s
c
c
s
s
��������
��������
���������������
��������������� New physics in mixing can have large effect on CP violation
��������
��������
���������������
��������������� Search for large CP violation in Bs → J/ψφ
8 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Sidenote on phases��������
��������
���������������
��������������� Bs system is described by equation
iddt
(∣
∣B0s (t)⟩
∣
∣B0s (t)⟩
)
=(
M− i2Γ
)
(∣
∣B0s (t)⟩
∣
∣B0s (t)⟩
)
����������
����������
���������������
��������������� Box diagram of mixing give rise to M12 and Γ12
����������
����������
���������������
��������������� Interesting quantities and relation to observables:
��������
��������
���������������
���������������
∆Ms = 2|MSM12,s| · |∆s|
��������
��������
���������������
��������������� φs = arg(−M12/Γ12) = φSM
s + φ∆s , in SM φs = (4.2 ± 1.4) · 10−3
��������
��������
���������������
���������������
∆Γs = 2|Γ12,s| · cos(
φSMs + φ∆s
)
��������
��������
���������������
��������������� CP Violation in Bs → J/ψφ measures
����������
����������
���������������
��������������� φ
J/Ψφs = −2βs + φ∆s + δSM
Peng. + δNPPeng.
in SM 2βs = 2 arg(−VtsV ∗tb/VcsV ∗
cb) ≈ 0.04
��������
��������
���������������
��������������� With current CDF precision we really test presence of large φ∆s
9 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Analysis logic����������
����������
���������������
��������������� Principle is to measure time dependent asymmetry of CP
eigenstate
A =N(B, t) − N(B, t)
N(B, t) + N(B, t)
����������
����������
���������������
��������������� We need to find in data
��������
��������
���������������
��������������� Bs → J/ψφ decays����������
����������
���������������
��������������� Measure decay time��������
��������
���������������
��������������� Find out whether it was produced as B or B
K+K−Bs
+µ−µ
K
Bq
K
l
10 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Likelihood anatomy
��������
��������
���������������
��������������� Signal PDF for single tag
Ps(t , ~ρ, ξ|D,σt ) =1 + ξD
2P(t , ~ρ|σt )ε(~ρ)
+1 − ξD
2P(t , ~ρ|σt )ε(~ρ)
��������
��������
���������������
��������������� ξ = −1, 0, 1 is tagging decision
��������
��������
���������������
��������������� D is event-specific dilution
��������
��������
���������������
��������������� ε(~ρ) - acceptance function in angular space
����������
����������
���������������
��������������� P(t , ~ρ|σt ) (P(t , ~ρ|σt )) is PDF for Bs (Bs)
11 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Likelihood anatomyd4P(t , ~ρ)
dtd~ρ∝ |A0|2T+f1(~ρ) + |A‖|2T+f2(~ρ) + |A⊥|2T−f3(~ρ)
+ |A‖||A⊥|U±f4(~ρ) + |A0||A‖| cos(δ‖)T+f5(~ρ)
+ |A0||A⊥|V±f6(~ρ)
T± = e−Γt × [cosh(∆Γt/2) ∓ cos(2βs) sinh(∆Γt/2)∓ η sin(2βs) sin(∆mst)] ,
U± = ±e−Γt ×[
sin(δ⊥ − δ‖) cos(∆mst)
− cos(δ⊥ − δ‖) cos(2βs) sin(∆mst)
± cos(δ⊥ − δ‖) sin(2βs) sinh(∆Γt/2)]
,
V± = ±e−Γt × [sin(δ⊥) cos(∆mst)− cos(δ⊥) cos(2βs) sin(∆mst)± cos(δ⊥) sin(2βs) sinh(∆Γt/2)] .
12 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Issue of s-wave����������
����������
���������������
��������������� We reconstruct Bs → J/ψφ with φ→ K +K−
��������
��������
���������������
��������������� But wide resonance f0(980) can also decay to K +K− and
Bs → J/ψK +K− is also possible (called s-wave)
����������
����������
���������������
��������������� There are arguments that s-wave can be large
����������
����������
���������������
��������������� Stone et al, PRD79, 07024 (2009) predicts
B(Bs → J/ψf0(980))B(f0(980) → ππ)B(Bs → J/ψφ)B(φ→ KK )
' 0.2 − 0.3
��������
��������
���������������
��������������� Best upper bound from Belle
B(Bs → J/ψf0(980))B(f0(980) → ππ) < 1.63 · 10−4 at 90% C.L.
��������
��������
���������������
��������������� S-wave can contribute to reconstructed signal
��������
��������
���������������
��������������� It is CP-odd eigenstate with its own angular and time dependence
����������
����������
���������������
��������������� Sizeable contribution which is not accounted for can bias result
⇒ Account for it in the likelihood
13 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Treatment of s-wave��������
��������
���������������
��������������� Add amplitude for s-wave ⇔ four angular terms (amplitude2 + 3
interference terms)
����������
����������
���������������
��������������� S-wave amplitude is pure CP-odd eigenstate with its own angular
dependence
��������
��������
���������������
��������������� Strong phases vary over resonance
⇒ Need to start with K +K− mass included��������
��������
���������������
��������������� Relativistic Breit-Wigner propagator for p-wave��������
��������
���������������
��������������� Constant for s-wave
��������
��������
���������������
��������������� Keep K +K− mass as unobserved ⇔ integrate over it
��������
��������
���������������
��������������� Interference between p-wave and s-wave could break last
symmetry
��������
��������
���������������
��������������� Full math spelled out in arXiv:1008.4283
14 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Previous results
(rad) s
β-1 0 1
)
-1
(ps
Γ∆
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
-1CDF Run II Preliminary L = 1.35 fb
95% C.L.68% C.L.SM prediction
(rad) s
β-1 0 1
)
-1
(ps
Γ∆
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
-1CDF Run II Preliminary L = 2.8 fb
95% C.L.68% C.L.
SM prediction
New Physics
CDF 1.35 fb−1
p-value = 15%
CDF 2.8 fb−1
p-value = 7%
CDF 2.8 fb−1 + DØ 2.8 fb−1
p-value = 3.4%
What next?
15 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Tevatron and CDF experiment
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
0 50 100 150 200 250 300 350Day
CD
F A
cqui
red
Lum
inos
ity (
pb-1
)
200120022003
2004
2005
2006
20072008
2009
2010
����������
����������
���������������
��������������� pp collisions at
√s = 1.96 TeV
����������
����������
���������������
��������������� Peak luminosity ≈
3.5 − 3.8 · 1032 cm−2s−1
��������
��������
���������������
��������������� Collected about ≈ 7fb−1
16 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Selection
Network output-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0
Can
dida
tes
per
0.02
310
410
510SignalBackground
CDF Run II Preliminary -1L=5.2 fb
]2) [GeV/cφ ψMass(J/5.28 5.3 5.32 5.34 5.36 5.38 5.4 5.42 5.44 5.46
2C
andi
date
s pe
r 2
MeV
/c
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
-1CDF Run II preliminary L = 5.2 fb
Neural Network Cut-0.5 0.0 0.5 1.0
par
abol
ic e
rror
sβ
0.110
0.115
0.120
0.125
0.130
0.135
0.140
CDF Simulation = 0.02sβInput
��������
��������
���������������
��������������� Latest analysis uses 5.2 fb−1
��������
��������
���������������
��������������� Events selected using dimuon trigger
����������
����������
���������������
��������������� Typical event has few dozens tracks ⇒
lot of background
����������
����������
���������������
��������������� Neural network to select interesting
events
����������
����������
���������������
��������������� Select ≈ 6500 Bs → J/ψφ decays
17 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Flavor tagging
K−
Bs
SST
OST
a l −
b K+
b
u
u
Bb
s
Κ s
s/d/d
/π+ +/d
��������
��������
���������������
��������������� Determination of the flavor at
production time
��������
��������
���������������
��������������� Difficult task due to large number of
tracks
��������
��������
���������������
��������������� Benefits from PID
��������
��������
���������������
��������������� Calibrated with data
18 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
OST Calibration
]2
invariant mass [GeV/c+ KψJ/5.20 5.25 5.30 5.35 5.40
)2en
trie
s/(5
MeV
/c
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
-1CDF II Preliminary, 5.2 fb
51,920 +/- 388 Signal Events
OST Predicted Dilution0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
OS
T M
easu
red
Dilu
tion
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0-1
CDF Run II Preliminary L = 5.2 fb
events+B 0.09±Slope = 0.93
OST Predicted Dilution0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
OS
T M
easu
red
Dilu
tion
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0-1
CDF Run II Preliminary L = 5.2 fb
events-B 0.10±Slope = 1.12 B+ B−
����������
����������
���������������
��������������� Flavor tagging algorithm is characterized by
���������������
���������������
���������������
��������������� Efficiency ��������������
���������������
���������������
��������������� Dilution D = 2 · P − 1
��������
��������
���������������
��������������� Quantity εD2 defines effective statistics
��������
��������
���������������
��������������� Opposite side tagging is independent of studied hadron
����������
����������
���������������
��������������� Effective power of OST is εD2 = 1.2%
19 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
SSKT Calibration
5.4 5.5 5.6
2C
andi
date
s pe
r 3
MeV
/c
0
50
100
150
200
250
300
350
400 DataFit Function
π s D→ sB Ks D→ sB
Comb. Backgr. Xs D→B
75±S = 5613
33±B = 1070
0.17±S/B = 5.25
0.70± = 68.66 S+BS/
-1CDF Run 2 Preliminary, L = 5.2 fb (+ cc)- K
+ K→ φ,
-π φ → -s, D+π -
s D→ 0sB
2Invariant Mass in GeV/c
5.4 5.5 5.6
data
(dat
a -
fit)
-2
0
2
-1Mixing Frequency in ps
10 20 30
Am
plitu
de-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0Amplitude A
-1Sensitivity: 37.0 ps
-1CDF Run 2 Preliminary, L = 5.2 fb
-1Mixing Frequency in ps
10 20 30
Am
plitu
de-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
����������
����������
���������������
��������������� SSKT depends on the meson we study
����������
����������
���������������
��������������� Only way to calibrate is to use Bs itself
����������
����������
���������������
��������������� Fortunately Bs oscillation is sensitive to
quality of tagging
��������
��������
���������������
��������������� Principle
A = Nmix−NunmixNmix +Nunmix
= A · D cos (∆mt)
��������
��������
���������������
��������������� Use decays:
��������
��������
���������������
��������������� Bs → Dsπ with Ds → φπ, Ds → K ∗K and
Ds → πππ
��������
��������
���������������
��������������� Bs → Dsπππ with Ds → φπ
��������
��������
���������������
��������������� In total ≈ 12900 signal events
��������
��������
���������������
��������������� Total tagging power εD2 = 3.2 ± 1.4%
��������
��������
���������������
���������������
∆ms = 17.79 ± 0.07(stat)
20 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Angular efficiencies
CDF Run II Preliminary, L=5.2 fb−1
����������
����������
���������������
��������������� Derived from large statistics MC
����������
����������
���������������
��������������� Parameterized in three dimensions
����������
����������
���������������
��������������� CP Violation relatively insensitive to exact details
��������
��������
���������������
��������������� Efficiency compares well with angular distributions of combinato-
rial background
21 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Lifetime and width difference
KK) [cm] ψct (J/-0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3
mµev
ents
per
50
1
10
210
310
Data - signal regionFitSignalLightHeavyBackground
-4-2024
pull
-1CDF Run II Preliminary L = 5.2 fb
Distribution for BsH
Distribution for BsL
Signal mass region
Under SM assumption (βs = 0) we measure:cτ = 2
ΓH+ΓL= 1.529 ± 0.025(stat) ± 0.012(syst) ps
∆Γs = 0.075 ± 0.035(stat) ± 0.01(syst) ps−1
22 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Polarization amplitudes
)ψcos(-1.0 -0.5 0.0 0.5
Ent
ries
per
0.12
rad
0
100
200
300
400
500
600
700Data
Fit
)θcos(-1.0 -0.5 0.0 0.5
Ent
ries
per
0.12
rad
0
100
200
300
400
500
600
700Data
Fit
φ0 2 4 6
Ent
ries
per
0.42
rad
0
100
200
300
400
500
600
700Data
Fit
CDF Run II Preliminary, L = 5.2 fb
)ψcos(-1.0 -0.5 0.0 0.5
Ent
ries
per
0.12
rad
0
100
200
300
400
500
600
700
800 Data
Fit
)θcos(-1.0 -0.5 0.0 0.5
Ent
ries
per
0.12
rad
0
100
200
300
400
500
600
700
800 Data
Fit
φ0 2 4 6
Ent
ries
per
0.42
rad
0
100
200
300
400
500
600
700
800 Data
Fit
CDF Run II Preliminary, L = 5.2 fb
|A|||2 = 0.231 ± 0.014(stat) ± 0.015(syst)|A0|2 = 0.524 ± 0.013(stat) ± 0.015(syst)φ⊥ = 2.95 ± 0.64(stat) ± 0.07(syst)
Signal
Background
23 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
CP Violation
(rad) sβ-1 0 1
)
-1
(ps
Γ∆
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
-1CDF Run II Preliminary L = 5.2 fb
95% CL
68% CL
SM prediction
(rad) sβ-1 0 1
log
(L)
∆2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1895% CL
68% CL
SM prediction
-1CDF Run II Preliminary L = 5.2 fb
����������
����������
���������������
��������������� SM p-value is 44%
����������
����������
���������������
��������������� Corresponds to 0.8σ
����������
����������
���������������
��������������� Significant improvement
��������
��������
���������������
��������������� Strong phases free
���������������
���������������
���������������
��������������� SM p-value is 31%
���������������
���������������
���������������
��������������� Comparable to 2D case ⇔ ∆Γ
consistent with SM
������������
������������
���������������
��������������� βs ∈ [0.02, 0.52] ∪ [1.08, 1.55]
@ 68% C.L.
24 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Comparison to previous result
(rad) sβ-1 0 1
)
-1
(ps
Γ∆
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
-1CDF Run II Preliminary L = 5.2 fb
95% CL
68% CL
SM prediction
(rad) s
β-1 0 1
)
-1
(ps
Γ∆-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
-1CDF Run II Preliminary L = 2.8 fb
95% C.L.68% C.L.
SM prediction
New Physics
������������
������������
���������������
��������������� Concentrate on size of the allowed region
������������
������������
���������������
��������������� Significant improvement compared to our previous result
25 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Size of the adjustment
) pln(L∆20 5 10 15
1-C
L
-210
-110
1 68% CL
95% CL
-1CDF Run II Preliminary L = 5.2 fb
rand
omiz
ed n
uisa
nce
para
met
ers
non-
Gau
ssia
n er
rors
idea
l
(rad) sβ-1 0 1
)
-1
(ps
Γ∆
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
-1CDF Run II Preliminary L = 5.2 fb
95% CL
68% CL
SM prediction (rad) sβ-1 0 1
)
-1
(ps
Γ∆
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
-1CDF Run II Preliminary L = 5.2 fb
5.99
2.30
SM prediction
26 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
S-wave check
Prob 0.3225
)2 Mass (GeV/c-
K+ KψJ/5.30 5.35 5.40 5.45
2C
andi
date
s pe
r 4
MeV
/c
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
Prob 0.3225
-1CDF Run II Preliminary L = 3.8 fbdatatotal fit
signal0sB
combinatorial bkg0misreconstructed B
)2 Mass (GeV/c-
K+K1.00 1.050
500
1000
1500
2000
2500data
total fit
combinatorial background
0misreconstructed B0f
-1CDF Run II Preliminary 3.8 fb2C
andi
date
s pe
r 2
MeV
/c
S-wave fraction 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
log
(L)
∆2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9-1
CDF Run II Preliminary L = 5.2 fb
95% CL
68% CL
(rad) sβ-1 0 1
)
-1
(ps
Γ∆
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6 S-wave not included
S-wave included
5.99
2.30
-1CDF Run II Preliminary L = 5.2 fb��
��������
����������
���������������
��������������� Q: Is change since last time due to
previously omitted s-wave?
����������
����������
���������������
��������������� A: No, likelihood almost same with s-wave
fixed to zero
����������
����������
���������������
��������������� Q: Is the K +K− mass consistent with our
fit model?
��������
��������
���������������
��������������� A: Yes it is
27 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Effect of flavor tagging���������������
���������������
���������������
��������������� With tagging of εD2 ≈ 5% we
don’t gain lot in precision
���������������
���������������
���������������
��������������� Main effect in reducing
ambiguities
���������������
���������������
���������������
��������������� Untagged case symmetric under
each���������������
���������������
���������������
��������������� 2βs → −2βsδ⊥ → δ⊥ + π
������������
������������
���������������
���������������
∆Γ → −∆Γ
2βs → 2βs − π
������������
������������
���������������
��������������� Tagged symmetry
���������������
���������������
���������������
��������������� 2βs → π − 2βs
∆Γ → −∆Γ
δ|| → 2π − δ||δ⊥ → π − δ⊥
28 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Different parts of data
29 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Different parts of data
(rad) sβ-1 0 1
)
-1
(ps
Γ∆
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
-1CDF Run II Preliminary L = 5.2 fb
S-wave not included
-1Data 0-1.35 fb
5.99
2.30
SM prediction
(rad) sβ-1 0 1
)
-1
(ps
Γ∆
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
-1CDF Run II Preliminary L = 5.2 fb
S-wave not included
-1Data 1.35-2.8 fb
5.99
2.30
SM prediction
(rad) sβ-1 0 1
)
-1
(ps
Γ∆
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
S-wave not included
-1Data 2.8-5.2 fb
5.99
2.30
SM prediction
29 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Conclusions����������
����������
���������������
��������������� Significantly improved measurement of the CPV in Bs → J/ψφβs ∈ [0.02, 0.52] ∪ [1.08, 1.55] @ 68% C.L.
����������
����������
���������������
��������������� CDF data now agree on the ≈ 1σ level with SM
��������
��������
���������������
��������������� Best measurement of
��������
��������
���������������
��������������� Mean lifetime����������
����������
���������������
��������������� Width difference between mass eigenstates��������
��������
���������������
��������������� Polarization amplitudes
(rad) sβ-1 0 1
)
-1
(ps
Γ∆
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
-1CDF Run II Preliminary L = 5.2 fb
95% CL
68% CL
SM prediction
30 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010
Prospects����������
����������
���������������
��������������� Couple of improvements possible beyond collecting data
����������
����������
���������������
��������������� Include other triggers gives ≈ 25% more statistics����������
����������
���������������
��������������� Add Bs → ψ(2S)φ��������
��������
���������������
��������������� Look for Bs → J/ψf0(980) with f0(980) → π+π−
����������
����������
���������������
��������������� Add K +K− mass as fit variable - helps in ambiguity resolution
����������
����������
���������������
��������������� Still collecting data, expect to have ≈ 2 times more by the end of
2011
��������
��������
���������������
��������������� Extension of running by 3 years under discussion
store number1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000
2000
4000
6000
8000
01/1001/0901/0801/0701/0601/0501/0401/03
Delivered
Acquired
)-1Luminosity (pb
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
0 50 100 150 200 250 300 350Day
CD
F A
cqui
red
Lum
inos
ity (
pb-1
)
200120022003
2004
2005
2006
20072008
2009
2010
31 Michal Kreps – Measurement of CP Violation in Bs→J/ψφ at CDF21 September 2010