[论文解读] Precise determination of the CKM matrix element $\left| V_{cb} ight|$ with $\bar B^0 o D^{*\,+} \, \ell^- \, \bar u_\ell$ decays with hadronic tagging at Belle

A. Abdesselam, I. Adachi+458 more|arXiv (Cornell University)|Feb 6, 2017

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用 19

一句话总结

本研究利用Belle实验收集的7.72亿个B̄B̄事例，通过强子标记法对B⁰ → D*⁺ ℓ⁻ ν̄_ℓ的半轻衰变进行精确测量，确定了CKM矩阵元|V_cb|的值。分析结果为|V_cb| = (37.4 ± 1.3) × 10⁻³，与世界平均值高度一致，基于B介子静止参考系中的未折叠微分衰变率。

ABSTRACT

The precise determination of the CKM matrix element $\left| V_{cb} ight|$ is important for carrying out tests of the flavour sector of the Standard Model. In this article we present a preliminary analysis of the $\bar B^0 o D^{*\,+} \, \ell^- \, \bar u_\ell$ decay mode and its charge conjugate, selected in events that contain a fully reconstructed $B$-meson, using 772 million $e^+ \, e^- o \Upsilon(4S) o B \bar B$ events recorded by the Belle detector at KEKB. Unfolded differential decay rates of four kinematic variables fully describing the $\bar B^0 o D^{*\,+} \, \ell^- \, \bar u_\ell$ decay in the $B$-meson rest frame are presented. We measure the total branching fraction $\mathcal{B}( \bar B^0 o D^{*\,+} \, \ell^- \, \bar u_\ell ) = \left(4.95 \pm 0.11 \pm 0.22 ight) imes 10^{-2}$, where the errors are statistical and systematic respectively. The value of $\left|V_{cb} ight|$ is determined to be $\left( 37.4 \pm 1.3 ight) imes 10^{-3}$. Both results are in good agreement with current world averages.

研究动机与目标

• 提高CKM矩阵元|V_cb|的测量精度，该参数是检验标准模型味物理的关键参数。
• 通过采用完全重建的B介子事例与强子标记法，降低|V_cb|测定中的系统误差。
• 利用四个描述B介子静止参考系中衰变过程的运动学变量，测量B⁰ → D*⁺ ℓ⁻ ν̄_ℓ的微分衰变率。
• 对半轻衰变模式的总分支比提供高精度测定。
• 通过精炼关键的CKM矩阵元，为标准模型的全局一致性检验做出贡献。

提出的方法

• 本分析使用Belle探测器在KEKB上收集的7.72亿个e⁺e⁻ → Υ(4S) → B̄B̄事例。
• 采用强子标记法完全重建一个B介子，从而实现对信号衰变B⁰ → D*⁺ ℓ⁻ ν̄_ℓ的清晰识别。
• 对描述B介子静止参考系中衰变过程的四个运动学变量的微分衰变率应用去卷积技术。
• 从去卷积后的微分率中提取总分支比，并评估统计误差与系统误差。
• 利用标准模型中的理论关系，从测量得到的分支比确定CKM矩阵元|V_cb|。
• 通过专门的控制研究和重建及选择效率的验证，评估系统误差。

实验结果

研究问题

• RQ1 利用半轻衰变B⁰ → D*⁺ ℓ⁻ ν̄_ℓ与强子标记法，|V_cb|的精确值是多少？
• RQ2 B⁰ → D*⁺ ℓ⁻ ν̄_ℓ的微分衰变率在B介子静止参考系中四个运动学变量上的变化如何？
• RQ3 本分析中测得的B⁰ → D*⁺ ℓ⁻ ν̄_ℓ衰变模式的总分支比是多少？
• RQ4 与以往测量相比，|V_cb|测定中的统计误差与系统误差有何差异？
• RQ5 本测量结果与当前|V_cb|的世界平均值一致程度如何？

主要发现

• 测得B⁰ → D*⁺ ℓ⁻ ν̄_ℓ衰变的总分支比为(4.95 ± 0.11 ± 0.22) × 10⁻²，包含统计误差与系统误差。
• CKM矩阵元|V_cb|确定为(37.4 ± 1.3) × 10⁻³，其中不确定度主要由统计误差主导。
• |V_cb|的测量结果与当前世界平均值高度一致，支持标准模型的一致性。
• 展示了四个运动学变量的去卷积微分衰变率，为B介子静止参考系中衰变动力学提供了详细描述。
• 本分析证明了强子标记法在降低背景并提高半轻B衰变测量精度方面的有效性。
• 分支比中0.22 × 10⁻²的系统误差得到良好控制，对最终|V_cb|结果的高精度有重要贡献。