[論文レビュー] Measurement of |V_cb| and the form-factor slope for Bbar -> D l^- nubar_l decays on the recoil of fully reconstructed B mesons

B. Aubert|arXiv (Cornell University)|Jul 31, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本論文では、Upsilon(4S)共鳴状態におけるBaBar実験の417 fb⁻¹のデータを用いて、B̄ → D l⁻ ν̄_l崩壊におけるCKM行列要素 |V_cb| と形態関数の傾き ρ² の高精度な測定を報告する。第二のB中間子のハドロン的崩壊を完全に再構成することで、G(1)|V_cb| = (43.0 ± 1.9 ± 1.4) × 10⁻³ を決定し、lattice QCDを用いてG(1)を独立に評価することで、|V_cb| = (39.8 ± 1.8 ± 1.3 ± 0.9) × 10⁻³ を抽出した。最終的な誤差には形態関数の不確実性が含まれる。

ABSTRACT

We present a measurement of the CKM matrix element |V_cb| and the form-factor slope rho^2 for Bbar -> D l^- nubar_l decays based on 417 fb-1 of data collected at the Upsilon(4S) resonance with the BaBar detector. The semileptonic decays are selected in BBar events in which the hadronic decay of the second B meson is fully reconstructed. From the measured differential decay rate of the signal decay we determine G(1) |V_cb|= (43.0 +/- 1.9 +/- 1.4) x 10^-3, rho^2 = 1.20 +/- 0.09 +/- 0.04, where G(1) is the hadronic form factor at the point of zero recoil. Using a lattice calculation for G(1) we extract |V_cb|= (39.8 +/- 1.8 +/- 1.3 +/- 0.9) x 10^-3, where the stated errors refer to the statistical, systematic, and form factor uncertainties. We also present a measurement of the exclusive branching fractions, BF(B^- -> D^0 l^- nubar_l) = (2.31 +/- 0.08 +/- 0.07)% and BF (B0bar -> D^+ l^- nubar_l)=(2.23 +/- 0.11 +/- 0.08)%.

研究の動機と目的

• 半レプトン的B̄ → D l⁻ ν̄_l崩壊を用いて、|V_cb| の精度を向上させること。
• 零反動領域近傍における形態関数の傾き ρ² を測定すること。
• ハドロン的形態関数G(1)のlattice QCD計算と実験データを組み合わせることで、|V_cb| の不確実性を低減すること。
• B⁻ → D⁰ l⁻ ν̄_lおよびB̄⁰ → D⁺ l⁻ ν̄_l崩壊の更新された特異的分岐比測定を提供すること。

提案手法

• BaBar検出器を用いてUpsilon(4S)共鳴状態で取得した417 fb⁻¹のデータを分析する。
• 第二のB中間子のハドロン的崩壊を完全に再構成したイベントにおいて、半レプトン的B̄ → D l⁻ ν̄_l崩壊を選別する。
• 微分崩壊率を、レプトンと反レプトンの系の不変質量の二乗 q² の関数として測定する。
• 測定された崩壊率から、零反動における形態関数G(1)を抽出し、lattice QCD計算を用いてG(1)を独立に評価する。
• 測定されたG(1)|V_cb|とlattice QCDによるG(1)結果を組み合わせることで、|V_cb| の値を抽出する。
• 信号生成率を再構成されたB中間子総数で正規化することで、特異的分岐比を測定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 理論的および実験的不確実性を低減した状態で、B̄ → D l⁻ ν̄_l崩壊におけるCKM行列要素 |V_cb| の正確な値は何か？
• RQ2 零反動近傍におけるD中間子形態関数の傾き ρ² は何か？ そして、これは半レプトン的B崩壊の理論的モデルをどのように制約するか？
• RQ3 B⁻ → D⁰ l⁻ ν̄_lおよびB̄⁰ → D⁺ l⁻ ν̄_l崩壊の特異的分岐比は、理論的予想とどのように比較されるか？
• RQ4 高精度実験データと組み合わせたlattice QCD計算は、|V_cb| の不確実性をどの程度低減できるか？

主な発見

• 測定されたG(1)|V_cb| の値は (43.0 ± 1.9 ± 1.4) × 10⁻³ であり、G(1)は零反動におけるハドロン的形態関数である。
• 形態関数の傾きは ρ² = 1.20 ± 0.09 ± 0.04 と決定された。
• lattice QCD計算によるG(1)を用いて、抽出された|V_cb| の値は (39.8 ± 1.8 ± 1.3 ± 0.9) × 10⁻³ であり、誤差は統計的誤差、系統的誤差、および形態関数の不確実性に起因する。
• B⁻ → D⁰ l⁻ ν̄_l の特異的分岐比は (2.31 ± 0.08 ± 0.07)% と測定された。
• B̄⁰ → D⁺ l⁻ ν̄_l の特異的分岐比は (2.23 ± 0.11 ± 0.08)% と測定された。
• 完全に再構成されたB中間子とlattice QCDの入力を用いた結果は、特に前回の測定と比較して精度が著しく向上している。