[論文レビュー] Measurement of the First and Second Moments of the Hadronic Mass Distribution in Semileptonic B Decays

B. Aubert|ArXiv.org|Jul 17, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、バリオン反バリオン（Babar）実験で全再構成されたB中間子崩壊と特定された電荷を帯びたレプトンを用いて、半レプトン的B崩壊におけるハドロン質量分布の一次モーメントおよび二次モーメントのモデルに依存しない測定を提示する。これらのモーメントを、事前に得られた半レプトン的分岐比およびB中間子の寿命の測定と組み合わせることで、重いクォーク拡張（Heavy Quark Expansion）フレームワーク内での同時フィットを実行し、理論的不確かさが低減された|Vcb|の改善された決定が得られた。

ABSTRACT

We report a preliminary measurement of the first and second moments of the hadronic mass distributions in B --> X_c lv decays. The measurements are based on Upsilon (4S) --> BBbar events where the hadronic decay of one of the B mesons is fully reconstructed and a charged lepton from the decay of the other B meson is identified. The moments are presented for threshold lepton momenta ranging from 0.9 to 1.6 GeV. From the $$ moments we determine the non-perturbative Heavy Quark Expansion (HQE) parameters, $\barΛ$ and $λ_1$. We combine the measured moments $$ with earlier BABAR measurements of the semileptonic branching ratios and B lifetimes and perform a simultaneous fit to the HQE for the moments obtained for different threshold lepton momenta and the semileptonic decay width. This fit results in an improved value for the CKM matrix element $|V_{cb}|$.

研究の動機と目的

• 半レプトン的B→Xcℓν崩壊におけるハドロン質量分布の一次および二次モーメントを、モデル依存性を最小限に抑えて測定すること。
• 測定されたモーメントから、特にm̄bおよびλ1を含む非摂動的重いクォーク拡張（HQE）パラメータを抽出すること。
• 半レプトン的分岐比およびB中間子の寿命に関する従来のBabarデータと新しいモーメント測定を組み合わせることで、|Vcb|の精度を向上させること。
• O(1/mB³)の精度において、HQEフレームワーク内での包含的半レプトン的崩壊観測量の整合性をテストすること。
• 将来の高精度なHQEパラメータの測定および|Vcb|への影響に関するベンチマークを提供すること。

提案手法

• e+e− → Υ(4S) → B B̄ イベントにおいて、一方のB中間子のハドロン崩壊を再構成し、他方のB中間子の半レプトン的崩壊からの電荷を帯びたレプトンを特定する。
• 電荷を帯びたレプトンの運動量のしきい値（p*min 0.9から1.6 GeV）ごとに、ハドロン質量モーメント⟨MX²⟩を測定する。
• HQE形式主義内で、測定された⟨MX²⟩モーメント、半レプトン的分岐比、およびB中間子の寿命を同時にフィットし、m̄bおよびλ1を抽出する。
• 重いクォーク拡張を用いて、モーメントをm̄b（MS̄）およびλ1などの非摂動的パラメータに関連づけ、O(1/mB³)の精度で記述する。
• BLMスケール設定による理論的不確かさを組み込み、フィットに実験的および理論的誤差相関を含める。
• CLEOおよびDELPHIによるハドロンおよびレプトンエネルギーモーメント、およびb→sγ崩壊からの光子エネルギーモーメントの測定と比較し、整合性をテストする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 半レプトン的B崩壊におけるハドロン質量分布の一次および二次モーメントは、どの程度モデル依存性を最小限に抑えて測定されたか？
• RQ2 測定されたモーメントは、HQEパラメータm̄bおよびλ1をどの程度制限するか？
• RQ3 新しいモーメント測定と、従来のBabarデータ（分岐比および寿命）を組み合わせた場合、|Vcb|の改善された決定値はどのようになるか？
• RQ4 ハドロン質量モーメントの結果は、HQEの文脈において、レプトンおよび光子エネルギーモーメントの結果とどの程度整合性を示すか？
• RQ5 現在の測定は、|Vcb|抽出における理論的不確かさをどの程度低減しているか？

主な発見

• Babar実験は、0.9から1.6 GeVのレプトン運動量しきい値に対して、⟨MX²⟩の予備的測定を報告しており、従来の手法と比較してモデル依存性が低減されている。
• ⟨MX²⟩モーメントから、データへの同時フィットによりHQEパラメータm̄b（MS̄）およびλ1が抽出された。
• ハドロン質量モーメントと、従来のBabarによる半レプトン的分岐比およびB中間子寿命の測定を組み合わせた統合解析により、理論的不確かさが低減された|Vcb|の改善された値が得られた。
• フィット結果は、CLEOおよびDELPHIによるハドロンおよびレプトンエネルギーモーメントの制約と整合しており、CLEOのb→sγ光子エネルギーモーメントとも整合している。
• (|Vcb|, m̄b¹S)および(λ1, m̄b¹S)平面における1σ等高線は、Babarのハドロンモーメント制約と他の実験の制約とで良好な一致を示している。
• 本研究は、O(1/mB³)HQEパラメータをよりよく制約し、|Vcb|における不確かさをさらに低減するため、より高精度な測定への拡張の重要性を強調している。