[論文レビュー] Measurement of $\mathcal{R}(D)$ and $\mathcal{R}(D^{\ast})$ with a semileptonic tagging method

The Belle Collaboration, A. Abdesselam+463 more|arXiv (Cornell University)|Apr 18, 2019

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 66

ひとこと要約

Belleコラボレーションは semileptonic tagging アプローチを用いて大規模な Belle データサンプルから R(D) および R(D*) の比を測定し、不確実性の範囲内で標準模型と一致する値を報告します。

ABSTRACT

We report a measurement of the ratios of branching fractions $\mathcal{R}(D) = {\cal B}(\bar{B} o D τ^- \barν_τ)/{\cal B}(\bar{B} o D \ell^- \barν_{\ell})$ and $\mathcal{R}(D^{\ast}) = {\cal B}(\bar{B} o D^* τ^- \barν_τ)/{\cal B}(\bar{B} o D^* \ell^- \barν_{\ell})$, where $\ell$ denotes an electron or a muon. The results are based on a data sample containing $772 imes10^6$ $B\bar{B}$ events recorded at the $Υ(4S)$ resonance with the Belle detector at the KEKB $e^+ e^-$ collider. The analysis utilizes a method where the tag-side $B$ meson is reconstructed in a semileptonic decay mode, and the signal-side $τ$ is reconstructed in a purely leptonic decay. The measured values are $\mathcal{R}(D)= 0.307 \pm 0.037 \pm 0.016$ and $\mathcal{R}(D^{\ast})= 0.283 \pm 0.018 \pm 0.014$, where the first uncertainties are statistical and the second are systematic. These results are in agreement with the Standard Model predictions within $0.2$ and $1.1$ standard deviations, respectively, while their combination agrees with the Standard Model predictions within $1.2$ standard deviations.

研究の動機と目的

• 新物理の探求として b→cτντ 減衰の精密検証を動機づける。
• 共通の系統誤差を低減するために R(D) および R(D*) の比を測定する。
• これらの観測量のための semileptonic tagging 手法を導入・適用する。
• タグ付けを強化して B0 および B+ 減衰を組み合わせることにより R(D*) の測定を改善する。
• 標準模型予測との整合性を検証する結果を提供する。

提案手法

• タグ側 B 中間子を semileptonic 減衰モードで再構成する。
• 信号側のτを純粋なレプトン性減衰チャネルで再構成する。
• KEKBで Belle 偵検器を用いて収集された772×10^6 B-B̄ イベントのデータサンプルを使用する。
• 信号モードと正規化モードを比較して R(D) および R(D*) の比を形成する。
• 統計的不確実性と系統的不確実性を分離して結果を抽出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 semileptonic tagging を用いて測定された R(D) および R(D*) の値はどれですか。
• RQ2 報告された不確実性の範囲で測定結果は標準模型予測と一致しますか。
• RQ3 semileptonic tagging アプローチは hadronic tagging と比較して精度にどのような影響を与えますか。
• RQ4 R(D) と R(D*) の統合評価は SM 期待とどう一致しますか。

主な発見

• R(D) = 0.307 ± 0.037 (stat) ± 0.016 (syst).
• R(D*) = 0.283 ± 0.018 (stat) ± 0.014 (syst).
• Both results are in agreement with the Standard Model within 0.2σ and 1.1σ, respectively.
• The combination of R(D) and R(D*) is in agreement with the SM within 1.2σ.