基于时间依赖角向分析测量 $CP$ 违规的 $B_s^0 \rightarrow \phi \mu^+\mu^-$ 前景

本工作探讨了在强子对撞机中对 $B_s^0 \rightarrow \phi \mu^+\mu^-$ 衰变进行时间依赖角向分析的可行性，提出了与 $B_s^0$-混合相关的新型优化角向可观测量。给出含有 $B_s^0$ 产出时味型标记与未标记情况下的时间依赖归一化衰变率及相应概率密度函数。归一化与 $B_s^0$-混合相关的角向项在标记(untagged)情况下分别记为 $\mathcal{Z}_i$ ($\mathcal{H}_i$)，其优化版本分别为 $Q_i$ ($\mathcal{M}_i$)。通过类似LHCb合作组织所报告的衰变时间分辨率、背景水平与信号产量的伪实验，确定这些可观测量在Run 3、Run 4及Run 5期间的预期灵敏度。我们发现所有可观测量均可在Run 3统计下提取，$\mathcal{H}_i$ 与 $\mathcal{Z}_i$ 可观测量灵敏度相当，尽管前者因混合项而受抑制。此外，仅通过味型标记可获得的角向可观测量（如 $B_s$ 系统中等价于 $P_5^{\prime}$ 的量）在Run 5数据可用后，其灵敏度相当于当前 $B^0 \rightarrow K^{\ast 0} \mu^+\mu^-$ 衰变的测量结果。对于提取Wilson系数的拟合，包含时间依赖可观测量或味型标记可观测量时，精度显著提升。对一部分新型优化 $M_i$ 与 $Q_i$ 可观测量而言，$CP$违规短程效应的灵敏度有显著提升。