[论文解读] Measurement of the $D^{\ast-}$ polarization in the decay $B^0 o D^{\ast -}τ^+ν_τ$

Belle Collaboration, A. Abdesselam+459 more|arXiv (Cornell University)|Mar 7, 2019

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 35

一句话总结

本工作报道了在 B^{0}→D^{*−}τ^{+}ν_{τ} 中 D^{*−} 极化的首次测量，得到 F_{L}^{D^{*}} = 0.60 ± 0.08 (stat) ± 0.04 (syst).

ABSTRACT

We report the first measurement of the $D^{\ast -}$ meson polarization in the decay $B^0 o D^{*-} τ^+ν_τ$ using the full data sample of 772$ imes 10^6$ $B\bar{B}$ pairs recorded with the Belle detector at the KEKB electron-positron collider. Our result, $F_L^{D^\ast} = 0.60 \pm 0.08 ({ m stat}) \pm 0.04 ({ m sys})$, where $F_L^{D^\ast}$ denotes the $D^{\ast-}$ meson longitudinal polarization fraction, agrees within about $1.7$ standard deviations of the standard model prediction.

研究动机与目标

• 推动在半τ衰变的 B 衰变中对标准模型进行高精度测试。
• 在 B^{0}→D^{*-}τ^{+}ν_{τ} 中测量 D^{*−} 极化分数 F_{L}^{D^{*}}。
• 探索角变量对潜在新物理贡献的敏感性。
• 给出该衰变中 D^{*} 纵向极化的首次实验测定。

提出的方法

• 使用来自 KEKB 的 Belle 全部数据样本 772×10^{6} 个 Bar{B} 对。
• 重建 D^{*-}→ar{D}^{0}π− 并在 D^{*-} 质心系分析角分布。
• 通过 dΓ/dcosθ_hel ∝ (2F_{L}^{D^{*}}cos²θ_hel + (1−F_{L}^{D^{*}})sin²θ_hel) 从螺旋角分布中提取 F_{L}^{D^{*}}。
• 控制系统误差并将结果与约为 0.45 的标准模型预测进行比较。
• 给出该衰变通道中 D^{*} 极化的首次实验测量。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 B^{0}→D^{*-}τ^{+}ν_{τ} 中的纵向极化分数 F_{L}^{D^{*}} 是多少？
• RQ2 测得的 F_{L}^{D^{*}} 是否在不确定性范围内与 SM 预测一致？
• RQ3 该结果如何约束 b→cτν 转换的潜在新物理贡献？

主要发现

• Measured F_{L}^{D^{*}} = 0.60 with statistical and systematic uncertainties reported as ±0.08 and ±0.04 respectively.
• Result agrees with the Standard Model prediction within about 1.7 standard deviations.
• Provides the first experimental determination of D^{*} polarization in the B^{0}→D^{*-}τ^{+}ν_{τ} decay.