[论文解读] 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 4

一句话总结

该论文利用Baryon Anti-Baryon（Babar）实验中完全重建的B介子衰变和已识别的带电轻子，对半轻衰变中强子质量分布的一阶和二阶矩进行了模型无关的测量。通过将这些矩与以往对半轻衰变分支比和B介子寿命的测量结果相结合，作者在重夸克展开（Heavy Quark Expansion）框架内进行联合拟合，从而以更小的理论不确定性，提高了对CKM矩阵元|Vcb|的确定精度。

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 $|V_{cb}|$.

研究动机与目标

• 通过减少模型依赖性，测量半轻衰变B→Xcℓν中强子质量分布的一阶和二阶矩。
• 从测量的矩中提取非微扰重夸克展开（HQE）参数，特别是m̄b和λ1。
• 通过将新的矩测量结果与Babar实验先前关于分支比和B介子寿命的数据相结合，提高|Vcb|的精度。
• 在O(1/mB³)精度下，检验包含型半轻衰变可观测量在HQE框架内的自洽性。
• 为未来高精度测量HQE参数及其对|Vcb|的影响提供基准。

提出的方法

• 在e+e− → Υ(4S) → B B̄ 事例中，重建一个B介子的强子衰变，并识别另一个B介子半轻衰变产生的带电轻子。
• 测量不同带电轻子动量阈值（p*min从0.9到1.6 GeV）下的强子质量矩⟨MX²⟩。
• 在HQE形式体系中，对测量的⟨MX²⟩矩、半轻衰变分支比和B介子寿命进行联合拟合，以提取m̄b和λ1。
• 应用重夸克展开，将矩与非微扰参数（包括m̄b (MS̄)和λ1）在O(1/mB³)精度下关联起来。
• 纳入BLM标度设定带来的理论不确定性，并在拟合中考虑实验误差与理论误差的相关性。
• 将结果与CLEO和DELPHI实验对强子和轻子能量矩的测量结果，以及CLEO对b→sγ衰变中光子能量矩的测量结果进行比较，以检验一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在半轻B衰变中，强子质量分布的一阶和二阶矩是多少？其测量是否具有最小的模型依赖性？
• RQ2 测量的矩如何约束HQE参数m̄b和λ1？
• RQ3 当将新的矩测量结果与Babar实验先前关于分支比和寿命的数据相结合时，|Vcb|的确定精度如何提高？
• RQ4 在HQE框架下，强子质量矩的结果与轻子和光子能量矩的结果在多大程度上保持一致？
• RQ5 当前测量在多大程度上减少了|Vcb|提取中的理论不确定性？

主要发现

• Babar实验报告了对p*min从0.9到1.6 GeV的⟨MX²⟩矩的初步测量，与以往方法相比，模型依赖性显著降低。
• 从⟨MX²⟩矩中，通过联合拟合数据提取了HQE参数m̄b (MS̄)和λ1。
• 将强子质量矩与Babar实验先前测量的半轻衰变分支比和B介子寿命相结合的联合分析，得到了|Vcb|的改进值，且理论不确定性减小。
• 拟合结果与CLEO和DELPHI实验对强子和轻子能量矩的测量结果一致，也与CLEO对b→sγ衰变中光子能量矩的测量结果一致。
• 在(|Vcb|, m̄b¹S)和(λ1, m̄b¹S)平面上的1σ等高线显示，Babar实验的强子矩约束与其它实验结果高度一致。
• 本研究强调了将测量精度进一步提升的重要性，以更好地约束O(1/mB³)精度下的HQE参数，并进一步减小|Vcb|的不确定性。