학술논문
Measurement of Differential Distributions of $B \to D^* \ell \bar \nu_\ell$ and Implications on $|V_{cb}|$
Document Type
Working Paper
Author
Belle Collaboration; Prim, M. T.; Bernlochner, F.; Metzner, F.; Lieret, K.; Kuhr, T.; Adachi, I.; Aihara, H.; Said, S. Al; Asner, D. M.; Atmacan, H.; Aulchenko, V.; Aushev, T.; Ayad, R.; Babu, V.; Bahinipati, S.; Banerjee, Sw.; Bauer, M.; Behera, P.; Bennett, J.; Bessner, M.; Bhardwaj, V.; Bhuyan, B.; Bilka, T.; Biswas, D.; Bodrov, D.; Borah, J.; Bozek, A.; Bračko, M.; Branchini, P.; Browder, T. E.; Budano, A.; Campajola, M.; Cao, L.; Červenkov, D.; Chang, M. -C.; Chekelian, V.; Cheon, B. G.; Chilikin, K.; Cho, H. E.; Cho, K.; Choi, Y.; Choudhury, S.; Cinabro, D.; Das, S.; Dash, N.; de Marino, G.; De Nardo, G.; De Pietro, G.; Dhamija, R.; Di Capua, F.; Dingfelder, J.; Doležal, Z.; Dong, T. V.; Epifanov, D.; Ferber, T.; Ferlewicz, D.; Frey, A.; Fulsom, B. G.; Gaur, V.; Garmash, A.; Giri, A.; Goldenzweig, P.; Graziani, E.; Gu, T.; Gudkova, K.; Hadjivasiliou, C.; Halder, S.; Hara, T.; Hayasaka, K.; Hayashii, H.; Hedges, M. T.; Herrmann, D.; Villanueva, M. Hernández; Hsu, C. -L.; Iijima, T.; Inami, K.; Inguglia, G.; Ipsita, N.; Ishikawa, A.; Itoh, R.; Iwasaki, M.; Jacobs, W. W.; Jang, E. -J.; Jia, S.; Jin, Y.; Joo, K. K.; Kaliyar, A. B.; Kang, K. H.; Kawasaki, T.; Kiesling, C.; Kim, C. H.; Kim, D. Y.; Kim, K. -H.; Kim, Y. -K.; Kinoshita, K.; Kodyš, P.; Konno, T.; Korobov, A.; Korpar, S.; Kovalenko, E.; Križan, P.; Krokovny, P.; Kumar, M.; Kumar, R.; Kumara, K.; Kuzmin, A.; Kwon, Y. -J.; Lalwani, K.; Lange, J. S.; Laurenza, M.; Lee, S. C.; Lewis, P.; Li, J.; Li, L. K.; Li, Y.; Libby, J.; Lin, Y. -R.; Liventsev, D.; Luo, T.; Masuda, M.; Matsuda, T.; Matvienko, D.; Maurya, S. K.; Meier, F.; Merola, M.; Miyabayashi, K.; Mizuk, R.; Mohanty, G. B.; Nakamura, I.; Nakao, M.; Natkaniec, Z.; Natochii, A.; Nayak, L.; Nisar, N. K.; Nishida, S.; Ogawa, K.; Ogawa, S.; Ono, H.; Oskin, P.; Pakhlov, P.; Pakhlova, G.; Pang, T.; Pardi, S.; Park, H.; Park, J.; Park, S. -H.; Passeri, A.; Paul, S.; Pedlar, T. K.; Pestotnik, R.; Piilonen, L. E.; Podobnik, T.; Prencipe, E.; Rabusov, A.; Röhrken, M.; Rostomyan, A.; Rout, N.; Russo, G.; Sandilya, S.; Sangal, A.; Santelj, L.; Savinov, V.; Schnell, G.; Schwanda, C.; Schwartz, A. J.; Seino, Y.; Senyo, K.; Sevior, M. E.; Shan, W.; Shapkin, M.; Sharma, C.; Shiu, J. -G.; Shwartz, B.; Simon, F.; Soffer, A.; Sokolov, A.; Solovieva, E.; Starič, M.; Sumihama, M.; Sumiyoshi, T.; Takizawa, M.; Tamponi, U.; Tanida, K.; Tenchini, F.; Trabelsi, K.; Uglov, T.; Unno, Y.; Uno, S.; Urquijo, P.; Usov, Y.; Vahsen, S. E.; van Tonder, R.; Varner, G.; Varvell, K. E.; Vinokurova, A.; Vossen, A.; Waheed, E.; Wang, D.; Wang, M. -Z.; Watanabe, M.; Watanuki, S.; Won, E.; Yabsley, B. D.; Yan, W.; Yang, S. B.; Yelton, J.; Yook, Y.; Yuan, C. Z.; Yuan, L.; Yusa, Y.; Zhai, Y.; Zhang, Z. P.; Zhilich, V.; Zhukova, V.
Source
Subject
Language
Abstract
We present a measurement of the differential shapes of exclusive $B\to D^* \ell \bar{\nu}_\ell$ ($B = B^-, \bar{B}^0 $ and $\ell = e, \mu$) decays with hadronic tag-side reconstruction for the full Belle data set of $711\,\mathrm{fb}^{-1}$ integrated luminosity. We extract the Caprini-Lellouch-Neubert (CLN) and Boyd-Grinstein-Lebed (BGL) form factor parameters and use an external input for the absolute branching fractions to determine the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa matrix element and find $|V_{cb}|_\mathrm{CLN} = (40.1\pm0.9)\times 10^{-3}$ and $|V_{cb}|_\mathrm{BGL} = (40.6\pm 0.9)\times 10^{-3}$ with the zero-recoil lattice QCD point $\mathcal{F}(1) = 0.906 \pm 0.013$. We also perform a study of the impact of preliminary beyond zero-recoil lattice QCD calculations on the $|V_{cb}|$ determinations. Additionally, we present the lepton flavor universality ratio $R_{e\mu} = \mathcal{B}(B \to D^* e \bar{\nu}_e) / \mathcal{B}(B \to D^* \mu \bar{\nu}_\mu) = 0.990 \pm 0.021 \pm 0.023$, the electron and muon forward-backward asymmetry and their difference $\Delta A_{FB}=0.022\pm0.026\pm 0.007$, and the electron and muon $D^*$ longitudinal polarization fraction and their difference $\Delta F_L^{D^*} = 0.034 \pm 0.024 \pm 0.007$. The uncertainties quoted correspond to the statistical and systematic uncertainties, respectively.