Measurement of $\mathcal{R}(D)$ and $\mathcal{R}(D^{\ast})$ with a semileptonic tagging method

A. Abdesselam , I. Adachi , K. Adamczyk , J.K. Ahn , H. Aihara , S. Al Said , K. Arinstein , Y. Arita , D.M. Asner , H. Atmacan , V. Aulchenko , T. Aushev , R. Ayad , T. Aziz , V. Babu , I. Badhrees , S. Bahinipati , A.M. Bakich , Y. Ban , V. Bansal , E. Barberio , M. Barrett , W. Bartel , P. Behera , C. Beleño , K. Belous , M. Berger , F. Bernlochner , D. Besson , V. Bhardwaj , B. Bhuyan , T. Bilka , J. Biswal , T. Bloomfield , A. Bobrov , A. Bondar , G. Bonvicini , A. Bozek , M. Bračko , N. Braun , F. Breibeck , T.E. Browder , M. Campajola , L. Cao , G. Caria , D. Červenkov , M.-C. Chang , P. Chang , Y. Chao , R. Cheaib , V. Chekelian , A. Chen , K.-F. Chen , B.G. Cheon , K. Chilikin , R. Chistov , H.E. Cho , K. Cho , V. Chobanova , S.-K. Choi , Y. Choi , S. Choudhury , D. Cinabro , J. Crnkovic , S. Cunliffe , T. Czank , M. Danilov , N. Dash , S. Di Carlo (1) , J. Dingfelder , Z. Doležal , T.V. Dong , D. Dossett , Z. Drásal , A. Drutskoy , S. Dubey , D. Dutta , S. Eidelman , D. Epifanov , J.E. Fast , M. Feindt , T. Ferber , A. Frey , O. Frost , B.G. Fulsom , R. Garg , V. Gaur , N. Gabyshev , A. Garmash , M. Gelb , J. Gemmler , D. Getzkow , F. Giordano , A. Giri , P. Goldenzweig , B. Golob , D. Greenwald , M. Grosse Perdekamp , J. Grygier , O. Grzymkowska , Y. Guan , E. Guido , H. Guo , J. Haba , P. Hamer , K. Hara , T. Hara , Y. Hasegawa , J. Hasenbusch , K. Hayasaka , H. Hayashii , X.H. He , M. Heck , M.T. Hedges , D. Heffernan , M. Heider , A. Heller , T. Higuchi , S. Hirose , T. Horiguchi , Y. Hoshi , K. Hoshina , W.-S. Hou , Y.B. Hsiung , C.-L. Hsu , K. Huang , M. Huschle , Y. Igarashi , T. Iijima , M. Imamura , K. Inami , G. Inguglia , A. Ishikawa , K. Itagaki , R. Itoh , M. Iwasaki , Y. Iwasaki , S. Iwata , W.W. Jacobs , I. Jaegle , H.B. Jeon , S. Jia , Y. Jin , D. Joffe , M. Jones , C.W. Joo , K.K. Joo , T. Julius , J. Kahn , H. Kakuno , A.B. Kaliyar , J.H. Kang , K.H. Kang , P. Kapusta , G. Karyan , S.U. Kataoka , E. Kato , Y. Kato , P. Katrenko , H. Kawai , T. Kawasaki , T. Keck , H. Kichimi , C. Kiesling , B.H. Kim , C.H. Kim , D.Y. Kim , H.J. Kim , H.-J. Kim , J.B. Kim , K.T. Kim , S.H. Kim , S.K. Kim , Y.J. Kim , T. Kimmel , H. Kindo , K. Kinoshita , C. Kleinwort , J. Klucar , N. Kobayashi , P. Kodyš , Y. Koga , T. Konno , S. Korpar , D. Kotchetkov , R.T. Kouzes , P. Križan , R. Kroeger , J.-F. Krohn , P. Krokovny , B. Kronenbitter , T. Kuhr , R. Kulasiri , R. Kumar , T. Kumita , E. Kurihara , Y. Kuroki , A. Kuzmin , P. Kvasnička , Y.-J. Kwon , Y.-T. Lai , K. Lalwani , J.S. Lange , I.S. Lee , J.K. Lee , J.Y. Lee , S.C. Lee , M. Leitgab , R. Leitner , D. Levit , P. Lewis , C.H. Li , H. Li , L.K. Li , Y. Li , Y.B. Li , L. Li Gioi , J. Libby , K. Lieret , A. Limosani , Z. Liptak , C. Liu , Y. Liu , D. Liventsev , A. Loos , R. Louvot , P.-C. Lu , M. Lubej , T. Luo , J. Macnaughton , M. Masuda , T. Matsuda , D. Matvienko , J.T. Mcneil , M. Merola , F. Metzner , Y. Mikami , K. Miyabayashi , Y. Miyachi , H. Miyake , H. Miyata , Y. Miyazaki , R. Mizuk , G.B. Mohanty , S. Mohanty , H.K. Moon , T.J. Moon , T. Mori , T. Morii , H.-G. Moser , M. Mrvar , T. Müller , N. Muramatsu , R. Mussa , Y. Nagasaka , Y. Nakahama , I. Nakamura , K.R. Nakamura , E. Nakano , H. Nakano , T. Nakano , M. Nakao , H. Nakayama , H. Nakazawa , T. Nanut , K.J. Nath , Z. Natkaniec , M. Nayak , K. Neichi , C. Ng , C. Niebuhr , M. Niiyama , N.K. Nisar , S. Nishida , K. Nishimura , O. Nitoh , A. Ogawa , K. Ogawa , S. Ogawa , T. Ohshima , S. Okuno , S.L. Olsen , H. Ono , Y. Ono , Y. Onuki , W. Ostrowicz , C. Oswald , H. Ozaki , P. Pakhlov , G. Pakhlova , B. Pal , E. Panzenböck , S. Pardi , C.-S. Park , C.W. Park , H. Park , K.S. Park , S.-H. Park , S. Patra , S. Paul , I. Pavelkin , T.K. Pedlar , T. Peng , L. Pesántez , R. Pestotnik , M. Peters , L.E. Piilonen , V. Popov , K. Prasanth , E. Prencipe , M. Prim , K. Prothmann , M.V. Purohit , A. Rabusov , J. Rauch , B. Reisert , P.K. Resmi , E. Ribežl , M. Ritter , J. Rorie , A. Rostomyan , M. Rozanska , S. Rummel , G. Russo , D. Sahoo , H. Sahoo , T. Saito , Y. Sakai , M. Salehi , S. Sandilya , D. Santel , L. Santelj , T. Sanuki , J. Sasaki , N. Sasao , Y. Sato , V. Savinov , T. Schlüter , O. Schneider , G. Schnell , P. Schönmeier , M. Schram , J. Schueler , C. Schwanda , A.J. Schwartz , B. Schwenker , R. Seidl , Y. Seino , D. Semmler , K. Senyo , O. Seon , I.S. Seong , M.E. Sevior , L. Shang , M. Shapkin , V. Shebalin , C.P. Shen , T.-A. Shibata , H. Shibuya , S. Shinomiya , J.-G. Shiu , B. Shwartz , A. Sibidanov , F. Simon , J.B. Singh , R. Sinha , K. Smith , A. Sokolov , Y. Soloviev , E. Solovieva , S. Stanič , M. Starič , M. Steder , Z. Stottler , J.F. Strube , J. Stypula , S. Sugihara , A. Sugiyama , M. Sumihama , K. Sumisawa , T. Sumiyoshi , W. Sutcliffe , K. Suzuki , K. Suzuki , S. Suzuki , S.Y. Suzuki , Z. Suzuki , H. Takeichi , M. Takizawa , U. Tamponi , M. Tanaka , S. Tanaka , K. Tanida , N. Taniguchi , Y. Tao , G.N. Taylor , F. Tenchini , Y. Teramoto , K. Trabelsi (1) , T. Tsuboyama , M. Uchida , T. Uchida , I. Ueda , S. Uehara , T. Uglov , Y. Unno , S. Uno , P. Urquijo , Y. Ushiroda , Y. Usov , S.E. Vahsen , C. van Hulse , R. van Tonder , P. Vanhoefer , G. Varner , K.E. Varvell , K. Vervink , A. Vinokurova , V. Vorobyev , A. Vossen , M.N. Wagner , E. Waheed , B. Wang , C.H. Wang , M.-Z. Wang , P. Wang , X.L. Wang , M. Watanabe , Y. Watanabe , S. Watanuki , R. Wedd , S. Wehle , E. Widmann , J. Wiechczynski , K.M. Williams , E. Won , B.D. Yabsley , S. Yamada , H. Yamamoto , Y. Yamashita , S.B. Yang , S. Yashchenko , H. Ye , J. Yelton , J.H. Yin , Y. Yook , C.Z. Yuan , Y. Yusa , S. Zakharov , C.C. Zhang , J. Zhang , L.M. Zhang , Z.P. Zhang , L. Zhao , V. Zhilich , V. Zhukova , V. Zhulanov , T. Zivko , A. Zupanc , N. Zwahlen

1 LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire

We report a measurement of the ratios of branching fractions $\mathcal{R}(D) = {\cal B}(\bar{B} \to D \tau^- \bar{\nu}_{\tau})/{\cal B}(\bar{B} \to D \ell^- \bar{\nu}_{\ell})$ and $\mathcal{R}(D^{\ast}) = {\cal B}(\bar{B} \to D^* \tau^- \bar{\nu}_{\tau})/{\cal B}(\bar{B} \to D^* \ell^- \bar{\nu}_{\ell})$, where $\ell$ denotes an electron or a muon. The results are based on a data sample containing $772\times10^6$ $B\bar{B}$ events recorded at the $\Upsilon(4S)$ resonance with the Belle detector at the KEKB $e^+ e^-$ collider. The analysis utilizes a method where the tag-side $B$ meson is reconstructed in a semileptonic decay mode, and the signal-side $\tau$ is reconstructed in a purely leptonic decay. The measured values are $\mathcal{R}(D)= 0.307 \pm 0.037 \pm 0.016$ and $\mathcal{R}(D^{\ast})= 0.283 \pm 0.018 \pm 0.014$, where the first uncertainties are statistical and the second are systematic. These results are in agreement with the Standard Model predictions within $0.2$ and $1.1$ standard deviations, respectively, while their combination agrees with the Standard Model predictions within $1.2$ standard deviations.

Mots clés: electron positron: annihilation; B: pair production; anti-B: branching ratio; branching ratio: ratio: measured; anti-B: semileptonic decay; Upsilon(10570): electroproduction; tau: leptonic decay; decay modes; statistical; electron positron: colliding beams; BELLE; KEK-B; electron; muon; experimental results; anti-B --> D tau- antineutrino/tau; anti-B --> D electron antineutrino/e; anti-B --> D muon- antineutrino/mu; anti-B --> D*(2010) tau- antineutrino/tau; anti-B --> D*(2010) electron antineutrino/e; anti-B --> D*(2010) muon- antineutrino/mu

Domaines: Physique des Hautes Energies - Expérience [hep-ex]

A. Abdesselam, I. Adachi, K. Adamczyk, J.K. Ahn, H. Aihara, et al.. Measurement of $\mathcal{R}(D)$ and $\mathcal{R}(D^{\ast})$ with a semileptonic tagging method. 2019. ⟨hal-02137148⟩