학술논문
Determination of $|V_{ub}|$ from untagged $B^0\to\pi^- \ell^+ \nu_{\ell}$ decays using 2019-2021 Belle II data
Document Type
Working Paper
Author
Belle II Collaboration; Adamczyk, K.; Aggarwal, L.; Ahlburg, P.; Ahmed, H.; Ahn, J. K.; Aihara, H.; Akopov, N.; Aloisio, A.; Ameli, F.; Andricek, L.; Ky, N. Anh; Asner, D. M.; Atmacan, H.; Aulchenko, V.; Aushev, T.; Aushev, V.; Aziz, T.; Babu, V.; Bacher, S.; Bae, H.; Baehr, S.; Bahinipati, S.; Bakich, A. M.; Bambade, P.; Banerjee, Sw.; Bansal, S.; Barrett, M.; Batignani, G.; Baudot, J.; Bauer, M.; Baur, A.; Beaubien, A.; Beaulieu, A.; Becker, J.; Behera, P. K.; Bennett, J. V.; Bernieri, E.; Bernlochner, F. U.; Bertacchi, V.; Bertemes, M.; Bertholet, E.; Bessner, M.; Bettarini, S.; Bhardwaj, V.; Bhuyan, B.; Bianchi, F.; Bilka, T.; Bilokin, S.; Biswas, D.; Bobrov, A.; Bodrov, D.; Bolz, A.; Bondar, A.; Bonvicini, G.; Bozek, A.; Bračko, M.; Branchini, P.; Braun, N.; Briere, R. A.; Browder, T. E.; Brown, D. N.; Budano, A.; Burmistrov, L.; Bussino, S.; Campajola, M.; Cao, L.; Casarosa, G.; Cecchi, C.; Červenkov, D.; Chang, M. -C.; Chang, P.; Cheaib, R.; Cheema, P.; Chekelian, V.; Chen, C.; Chen, Y. Q.; Chen, Y. -T.; Cheon, B. G.; Chilikin, K.; Chirapatpimol, K.; Cho, H. -E.; Cho, K.; Cho, S. -J.; Choi, S. -K.; Choudhury, S.; Cinabro, D.; Corona, L.; Cremaldi, L. M.; Cunliffe, S.; Czank, T.; Das, S.; Dash, N.; Dattola, F.; De La Cruz-Burelo, E.; De La Motte, S. A.; de Marino, G.; De Nardo, G.; De Nuccio, M.; De Pietro, G.; de Sangro, R.; Deschamps, B.; Destefanis, M.; Dey, S.; De Yta-Hernandez, A.; Dhamija, R.; Di Canto, A.; Di Capua, F.; Di Carlo, S.; Dingfelder, J.; Doležal, Z.; Jiménez, I. Domínguez; Dong, T. V.; Dorigo, M.; Dort, K.; Dossett, D.; Dreyer, S.; Dubey, S.; Duell, S.; Dujany, G.; Ecker, P.; Eidelman, S.; Eliachevitch, M.; Epifanov, D.; Feichtinger, P.; Ferber, T.; Ferlewicz, D.; Fillinger, T.; Finck, C.; Finocchiaro, G.; Fischer, P.; Flood, K.; Fodor, A.; Forti, F.; Frey, A.; Friedl, M.; Fulsom, B. G.; Gabriel, M.; Gabrielli, A.; Gabyshev, N.; Ganiev, E.; Garcia-Hernandez, M.; Garg, R.; Garmash, A.; Gaur, V.; Gaz, A.; Gebauer, U.; Gellrich, A.; Gemmler, J.; Geßler, T.; Ghevondyan, G.; Giakoustidis, G.; Giordano, R.; Giri, A.; Glazov, A.; Gobbo, B.; Godang, R.; Goldenzweig, P.; Golob, B.; Gomis, P.; Gong, G.; Grace, P.; Gradl, W.; Granderath, S.; Graziani, E.; Greenwald, D.; Gu, T.; Guan, Y.; Gudkova, K.; Guilliams, J.; Hadjivasiliou, C.; Halder, S.; Hara, K.; Hara, T.; Hartbrich, O.; Hayasaka, K.; Hayashii, H.; Hazra, S.; Hearty, C.; Hedges, M. T.; de la Cruz, I. Heredia; Villanueva, M. Hernández; Hershenhorn, A.; Higuchi, T.; Hill, E. C.; Hirata, H.; Hoek, M.; Hohmann, M.; Hollitt, S.; Hotta, T.; Hsu, C. -L.; Huang, K.; Humair, T.; Iijima, T.; Inami, K.; Inguglia, G.; Ipsita, N.; Jabbar, J. Irakkathil; Ishikawa, A.; Ito, S.; Itoh, R.; Iwasaki, M.; Iwasaki, Y.; Iwata, S.; Jackson, P.; Jacobs, W. W.; Jaffe, D. E.; Jang, E. -J.; Jeandron, M.; Jeon, H. B.; Ji, Q. P.; Jia, S.; Jin, Y.; Joo, C.; Joo, K. K.; Junkerkalefeld, H.; Kadenko, I.; Kahn, J.; Kakuno, H.; Kaleta, M.; Kaliyar, A. B.; Kandra, J.; Kang, K. H.; Kang, S.; Kapusta, P.; Karl, R.; Karyan, G.; Kato, Y.; Kawai, H.; Kawasaki, T.; Ketter, C.; Kichimi, H.; Kiesling, C.; Kim, C. -H.; Kim, D. Y.; Kim, H. J.; Kim, K. -H.; Kim, K.; Kim, S. -H.; Kim, Y. -K.; Kim, Y.; Kimmel, T. D.; Kindo, H.; Kinoshita, K.; Kleinwort, C.; Knysh, B.; Kodyš, P.; Koga, T.; Kohani, S.; Kojima, K.; Komarov, I.; Konno, T.; Korobov, A.; Korpar, S.; Kovalchuk, N.; Kovalenko, E.; Kowalewski, R.; Kraetzschmar, T. M. G.; Krinner, F.; Križan, P.; Kroeger, R.; Krohn, J. F.; Krokovny, P.; Krüger, H.; Kuehn, W.; Kuhr, T.; Kumar, J.; Kumar, M.; Kumar, R.; Kumara, K.; Kumita, T.; Kunigo, T.; Künzel, M.; Kurz, S.; Kuzmin, A.; Kvasnička, P.; Kwon, Y. -J.; Lacaprara, S.; Lai, Y. -T.; La Licata, C.; Lalwani, K.; Lam, T.; Lanceri, L.; Lange, J. S.; Laurenza, M.; Lautenbach, K.; Laycock, P. J.; Leboucher, R.; Diberder, F. R. Le; Lee, I. -S.; Lee, S. C.; Leitl, P.; Levit, D.; Lewis, P. M.; Li, C.; Li, L. K.; Li, S. X.; Li, Y. B.; Libby, J.; Lieret, K.; Lin, J.; Liptak, Z.; Liu, Q. Y.; Liu, Z. A.; Liventsev, D.; Longo, S.; Loos, A.; Lozar, A.; Lu, P.; Lueck, T.; Luetticke, F.; Luo, T.; Lyu, C.; MacQueen, C.; Maggiora, M.; Maiti, R.; Maity, S.; Manfredi, R.; Manoni, E.; Manthei, A.; Marcello, S.; Marinas, C.; Martel, L.; Martini, A.; Massaccesi, L.; Masuda, M.; Matsuda, T.; Matsuoka, K.; Matvienko, D.; McKenna, J. A.; McNeil, J.; Meggendorfer, F.; Meier, F.; Merola, M.; Metzner, F.; Milesi, M.; Miller, C.; Miyabayashi, K.; Miyake, H.; Miyata, H.; Mizuk, R.; Azmi, K.; Mohanty, G. B.; Molina-Gonzalez, N.; Moneta, S.; Moon, H.; Moon, T.; Grimaldo, J. A. Mora; Morii, T.; Moser, H. -G.; Mrvar, M.; Müller, F. J.; Muller, Th.; Muroyama, G.; Murphy, C.; Mussa, R.; Nakamura, I.; Nakamura, K. R.; Nakano, E.; Nakao, M.; Nakayama, H.; Nakazawa, H.; Charan, A. Narimani; Naruki, M.; Natkaniec, Z.; Natochii, A.; Nayak, L.; Nayak, M.; Nazaryan, G.; Neverov, D.; Niebuhr, C.; Niiyama, M.; Ninkovic, J.; Nisar, N. K.; Nishida, S.; Nishimura, K.; Nouxman, M. H. A.; Ogawa, K.; Ogawa, S.; Olsen, S. L.; Onishchuk, Y.; Ono, H.; Onuki, Y.; Oskin, P.; Otani, F.; Oxford, E. R.; Ozaki, H.; Pakhlov, P.; Pakhlova, G.; Paladino, A.; Pang, T.; Panta, A.; Paoloni, E.; Pardi, S.; Parham, K.; Park, H.; Park, S. -H.; Paschen, B.; Passeri, A.; Pathak, A.; Patra, S.; Paul, S.; Pedlar, T. K.; Peruzzi, I.; Peschke, R.; Pestotnik, R.; Pham, F.; Piccolo, M.; Piilonen, L. E.; Angioni, G. Pinna; Podesta-Lerma, P. L. M.; Podobnik, T.; Pokharel, S.; Polat, L.; Popov, V.; Praz, C.; Prell, S.; Prencipe, E.; Prim, M. T.; Purohit, M. V.; Purwar, H.; Rad, N.; Rados, P.; Raiz, S.; Morales, A. Ramirez; Rasheed, R.; Rauls, N.; Reif, M.; Reiter, S.; Remnev, M.; Ripp-Baudot, I.; Ritter, M.; Ritzert, M.; Rizzo, G.; Rizzuto, L. B.; Robertson, S. H.; Pérez, D. Rodríguez; Roney, J. M.; Rosenfeld, C.; Rostomyan, A.; Rout, N.; Rozanska, M.; Russo, G.; Sahoo, D.; Sakai, Y.; Sanders, D. A.; Sandilya, S.; Sangal, A.; Santelj, L.; Sartori, P.; Sato, Y.; Savinov, V.; Scavino, B.; Schnepf, M.; Schram, M.; Schreeck, H.; Schueler, J.; Schwanda, C.; Schwartz, A. J.; Schwenker, B.; Schwickardi, M.; Seino, Y.; Selce, A.; Senyo, K.; Seong, I. S.; Serrano, J.; Sevior, M. E.; Sfienti, C.; Shebalin, V.; Shen, C. P.; Shibuya, H.; Shillington, T.; Shimasaki, T.; Shiu, J. -G.; Shwartz, B.; Sibidanov, A.; Simon, F.; Singh, J. B.; Skambraks, S.; Skorupa, J.; Smith, K.; Sobie, R. J.; Soffer, A.; Sokolov, A.; Soloviev, Y.; Solovieva, E.; Spataro, S.; Spruck, B.; Starič, M.; Stefkova, S.; Stottler, Z. S.; Stroili, R.; Strube, J.; Stypula, J.; Sue, Y.; Sugiura, R.; Sumihama, M.; Sumisawa, K.; Sumiyoshi, T.; Sutcliffe, W.; Suzuki, S. Y.; Svidras, H.; Tabata, M.; Takahashi, M.; Takizawa, M.; Tamponi, U.; Tanaka, S.; Tanida, K.; Tanigawa, H.; Taniguchi, N.; Tao, Y.; Taras, P.; Tenchini, F.; Tiwary, R.; Tonelli, D.; Torassa, E.; Toutounji, N.; Trabelsi, K.; Tsaklidis, I.; Tsuboyama, T.; Tsuzuki, N.; Uchida, M.; Ueda, I.; Uehara, S.; Uematsu, Y.; Ueno, T.; Uglov, T.; Unger, K.; Unno, Y.; Uno, K.; Uno, S.; Urquijo, P.; Ushiroda, Y.; Usov, Y. V.; Vahsen, S. E.; van Tonder, R.; Varner, G. S.; Varvell, K. E.; Vinokurova, A.; Vitale, L.; Vobbilisetti, V.; Vorobyev, V.; Vossen, A.; Wach, B.; Waheed, E.; Wakeling, H. M.; Wan, K.; Abdullah, W. Wan; Wang, B.; Wang, C. H.; Wang, E.; Wang, M. -Z.; Wang, X. L.; Warburton, A.; Watanabe, M.; Watanuki, S.; Webb, J.; Wehle, S.; Welsch, M.; Wessel, C.; Wiechczynski, J.; Wieduwilt, P.; Windel, H.; Won, E.; Wu, L. J.; Xu, X. P.; Yabsley, B. D.; Yamada, S.; Yan, W.; Yang, S. B.; Ye, H.; Yelton, J.; Yin, J. H.; Yonenaga, M.; Yook, Y. M.; Yoshihara, K.; Yoshinobu, T.; Yuan, C. Z.; Yusa, Y.; Zani, L.; Zhai, Y.; Zhang, J. Z.; Zhang, Y.; Zhang, Z.; Zhilich, V.; Zhou, J.; Zhou, Q. D.; Zhou, X. Y.; Zhukova, V. I.; Zhulanov, V.; Žlebčík, R.
Source
Subject
Language
Abstract
We present an analysis of the charmless semileptonic decay $B^0\to\pi^- \ell^+ \nu_{\ell}$, where $\ell = e, \mu$, from 198.0 million pairs of $B\bar{B}$ mesons recorded by the Belle II detector at the SuperKEKB electron-positron collider. The decay is reconstructed without identifying the partner $B$ meson. The partial branching fractions are measured independently for $B^0\to\pi^- e^+ \nu_{e}$ and $B^0\to\pi^- \mu^+ \nu_{\mu}$ as functions of $q^{2}$ (momentum transfer squared), using 3896 $B^0\to\pi^- e^+ \nu_{e}$ and 5466 $B^0\to\pi^- \mu^+ \nu_{\mu}$ decays. The total branching fraction is found to be $(1.426 \pm 0.056 \pm 0.125) \times 10^{-4}$ for $B^0\to\pi^- \ell^+ \nu_{\ell}$ decays, where the uncertainties are statistical and systematic, respectively. By fitting the measured partial branching fractions as functions of $q^{2}$, together with constraints on the nonperturbative hadronic contribution from lattice QCD calculations, the magnitude of the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa matrix element $V_{ub}$, $(3.55 \pm 0.12 \pm 0.13 \pm 0.17) \times 10^{-3}$, is extracted. Here, the first uncertainty is statistical, the second is systematic and the third is theoretical.