[论文解读] 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 4

一句话总结

本文利用在Υ(4S)共振态下采集的417 fb⁻¹数据，通过完全重建第二个B介子的强子衰变，对B̄ → D l⁻ ν̄_l衰变过程中的CKM矩阵元|V_cb|和形式因子斜率ρ²进行了精确测量。研究测得G(1)|V_cb| = (43.0 ± 1.9 ± 1.4) × 10⁻³，结合格点QCD计算的G(1)，提取出|V_cb| = (39.8 ± 1.8 ± 1.3 ± 0.9) × 10⁻³，最终误差中包含了形式因子不确定度。

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)%.

研究动机与目标

• 通过半轻子B̄ → D l⁻ ν̄_l衰变，以更高精度测定CKM矩阵元|V_cb|。
• 在接近零动量转移区域测量形式因子斜率ρ²。
• 通过将实验数据与格点QCD计算得到的强子形式因子G(1)相结合，减小|V_cb|的不确定性。
• 提供B⁻ → D⁰ l⁻ ν̄_l和B̄⁰ → D⁺ l⁻ ν̄_l衰变的更新后的分支比测量值。

提出的方法

• 分析使用了BaBar探测器在Υ(4S)共振态下采集的417 fb⁻¹数据。
• 在第二个B介子的强子衰变被完全重建的事件中，选择半轻子B̄ → D l⁻ ν̄_l衰变。
• 测量微分衰变率随q²（轻子-反轻子系统质量平方）的变化关系。
• 从测得的衰变率中提取零动量转移处的形式因子G(1)，并利用格点QCD计算独立确定G(1)。
• 通过将测得的G(1)|V_cb|与格点QCD得到的G(1)结果结合，提取|V_cb|的值。
• 通过将信号事例数归一化到重建的B介子总数，测量专属分支比。

实验结果

研究问题

• RQ1 在B̄ → D l⁻ ν̄_l衰变中，|V_cb|的精确值是多少，其理论与实验不确定性是否已显著降低？
• RQ2 在零动量转移附近，D介子形式因子的斜率ρ²是多少，它如何约束半轻子B衰变的理论模型？
• RQ3 B⁻ → D⁰ l⁻ ν̄_l和B̄⁰ → D⁺ l⁻ ν̄_l衰变的专属分支比与理论预期相比如何？
• RQ4 当与高精度实验数据结合时，格点QCD计算能在多大程度上减小|V_cb|的不确定性？

主要发现

• 测得的G(1)|V_cb|为(43.0 ± 1.9 ± 1.4) × 10⁻³，其中G(1)为零动量转移处的强子形式因子。
• 形式因子斜率确定为ρ² = 1.20 ± 0.09 ± 0.04。
• 利用格点QCD计算的G(1)，提取的|V_cb|为(39.8 ± 1.8 ± 1.3 ± 0.9) × 10⁻³，误差分别来自统计、系统误差和形式因子不确定性。
• B⁻ → D⁰ l⁻ ν̄_l的专属分支比测量为(2.31 ± 0.08 ± 0.07)%。
• B̄⁰ → D⁺ l⁻ ν̄_l的专属分支比测量为(2.23 ± 0.11 ± 0.08)%。
• 结果相较于以往测量实现了显著的精度提升，主要得益于完全重建B介子和格点QCD输入的结合。