[논문 리뷰] 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)|2008. 07. 31.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 BaBar 실험에서 Upsilon(4S) 공진에서 수집한 417 fb⁻¹의 데이터를 사용하여 B̄ → D l⁻ ν̄_l 붕괴에서 CKM 행렬 원소 |V_cb|와 형상 인자 기울기 ρ²의 정밀 측정을 제시한다. 두 번째 B 메손의 강입자 붕괴를 완전히 재구성함으로써, 연구는 G(1)|V_cb| = (43.0 ± 1.9 ± 1.4) × 10⁻³을 결정하였고, G(1)에 대해 격자 QCD를 사용함으로써 |V_cb| = (39.8 ± 1.8 ± 1.3 ± 0.9) × 10⁻³을 추출하였다. 최종 오차에는 형상 인자 불확실성이 포함되어 있다.

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)%.

연구 동기 및 목표

• 반입자 B̄ → D l⁻ ν̄_l 붕괴를 이용하여 |V_cb|의 보다 정밀한 측정을 수행하는 것.
• 영력 붕괴 영역 근처에서 형상 인자 기울기 ρ²을 측정하는 것.
• 강입자 형상 인자 G(1)에 대한 실험 데이터와 격자 QCD 계산을 조합하여 |V_cb|의 불확실성을 줄이는 것.
• B⁻ → D⁰ l⁻ ν̄_l 및 B̄⁰ → D⁺ l⁻ ν̄_l 붕괴에 대한 업데이트된 독립 분해율 측정을 제공하는 것.

제안 방법

• BaBar 검출기에서 Upsilon(4S) 공진에서 수집한 417 fb⁻¹의 데이터를 사용한다.
• 두 번째 B 메손의 강입자 붕괴가 완전히 재구성된 사건에서 반입자 B̄ → D l⁻ ν̄_l 붕괴를 선별한다.
• 이명질량 제곱 q²에 따라 미분 붕괴률을 측정한다.
• 측정된 붕괴률에서 영력에서의 형상 인자 G(1)를 추출하고, 격자 QCD 계산을 통해 G(1)를 독립적으로 결정한다.
• 측정된 G(1)|V_cb|와 격자 QCD 결과를 조합하여 |V_cb|의 값을 추출한다.
• 신호 수익을 재구성된 전체 B 메손 수에 정규화함으로써 독립 분해율을 측정한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이론적 및 실험적 불확실성이 감소된 상태에서 B̄ → D l⁻ ν̄_l 붕괴에서 CKM 행렬 원소 |V_cb|의 정밀한 값은 무엇인가?
• RQ2 영력 근처에서 D 메손 형상 인자의 기울기 ρ²은 얼마이며, 이는 반입자 B 붕괴 이론 모델을 어떻게 제약하는가?
• RQ3 B⁻ → D⁰ l⁻ ν̄_l 및 B̄⁰ → D⁺ l⁻ ν̄_l 붕괴에 대한 독립 분해율은 이론적 기대치와 어떻게 비교되는가?
• RQ4 고정밀 실험 데이터와 조합된 격자 QCD 계산이 |V_cb|의 불확실성을 얼마나 줄일 수 있는가?

주요 결과

• 측정된 G(1)|V_cb|의 값은 (43.0 ± 1.9 ± 1.4) × 10⁻³이며, G(1)은 영력에서의 강입자 형상 인자이다.
• 형상 인자 기울기는 ρ² = 1.20 ± 0.09 ± 0.04로 결정되었다.
• G(1)에 대한 격자 QCD 계산을 사용하여 추출된 |V_cb|의 값은 (39.8 ± 1.8 ± 1.3 ± 0.9) × 10⁻³이며, 오차는 통계, 시스템적 오차 및 형상 인자 불확실성으로 구성된다.
• B⁻ → D⁰ l⁻ ν̄_l의 독립 분해율은 (2.31 ± 0.08 ± 0.07)%로 측정되었다.
• B̄⁰ → D⁺ l⁻ ν̄_l의 독립 분해율은 (2.23 ± 0.11 ± 0.08)%로 측정되었다.
• 완전히 재구성된 B 메손과 격자 QCD 입력을 사용함으로써 이전 측정에 비해 정밀도가 크게 향상된 결과를 제공하였다.