Measurement of $\mathcal{R}(D)$ and $\mathcal{R}(D^*)$ with a semileptonic tagging method - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Physical Review Letters Année : 2020

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

G. Caria , P. Urquijo , I. Adachi , H. Aihara , S. Al Said , D.M. Asner , H. Atmacan , T. Aushev , V. Babu , I. Badhrees , S. Bahinipati , A.M. Bakich , P. Behera , C. Beleño , J. Bennett , B. Bhuyan , T. Bilka , J. Biswal , A. Bozek , M. Bračko , T.E. Browder , M. Campajola , D. Červenkov , P. Chang , R. Cheaib , V. Chekelian , A. Chen , B.G. Cheon , K. Chilikin , H.E. Cho , K. Cho , Y. Choi , S. Choudhury , D. Cinabro , S. Cunliffe , N. Dash , G. De Nardo , F. Di Capua , S. Di Carlo (1) , Z. Doležal , T.V. Dong , S. Eidelman , D. Epifanov , J.E. Fast , T. Ferber , D. Ferlewicz , B.G. Fulsom , R. Garg , V. Gaur , N. Gabyshev , A. Garmash , A. Giri , P. Goldenzweig , D. Greenwald , O. Grzymkowska , Y. Guan , O. Hartbrich , K. Hayasaka , H. Hayashii , T. Higuchi , W.-S. Hou , C.-L. Hsu , T. Iijima , K. Inami , G. Inguglia , A. Ishikawa , R. Itoh , M. Iwasaki , Y. Iwasaki , W.W. Jacobs , H.B. Jeon , S. Jia , Y. Jin , D. Joffe , K.K. Joo , A.B. Kaliyar , K.H. Kang , G. Karyan , T. Kawasaki , H. Kichimi , C.H. Kim , D.Y. Kim , H.J. Kim , K.T. Kim , S.H. Kim , K. Kinoshita , P. Kodyš , S. Korpar , D. Kotchetkov , P. Križan , R. Kroeger , J.-F. Krohn , P. Krokovny , T. Kuhr , R. Kumar , Y.-J. Kwon , J.S. Lange , I.S. Lee , J.K. Lee , S.C. Lee , L.K. Li , Y.B. Li , L. Li Gioi , J. Libby , K. Lieret , D. Liventsev , T. Luo , C. Macqueen , M. Masuda , T. Matsuda , D. Matvienko , M. Merola , F. Metzner , K. Miyabayashi , G.B. Mohanty , T.J. Moon , T. Mori , R. Mussa , K.R. Nakamura , M. Nakao , K.J. Nath , M. Nayak , N.K. Nisar , S. Nishida , K. Nishimura , K. Ogawa , H. Ono , Y. Onuki , P. Oskin , P. Pakhlov , G. Pakhlova , B. Pal , T. Pang , H. Park , S.-H. Park , S. Patra , S. Paul , T.K. Pedlar , R. Pestotnik , L.E. Piilonen , V. Popov , E. Prencipe , M.T. Prim , A. Rabusov , P.K. Resmi , M. Ritter , M. Rozanska , G. Russo , D. Sahoo , Y. Sakai , S. Sandilya , L. Santelj , T. Sanuki , V. Savinov , O. Schneider , G. Schnell , J. Schueler , C. Schwanda , A.J. Schwartz , Y. Seino , K. Senyo , M.E. Sevior , V. Shebalin , J.-G. Shiu , B. Shwartz , F. Simon , A. Sokolov , E. Solovieva , M. Starič , Z.S. Stottler , T. Sumiyoshi , W. Sutcliffe , M. Takizawa , U. Tamponi , K. Tanida , F. Tenchini , K. Trabelsi (1) , M. Uchida , T. Uglov , S. Uno , Y. Usov , S.E. Vahsen , R. van Tonder , G. Varner , K.E. Varvell , A. Vossen , E. Waheed , B. Wang , C.H. Wang , M.-Z. Wang , P. Wang , X.L. Wang , S. Watanuki , J. Wiechczynski , E. Won , H. Yamamoto , S.B. Yang , H. Ye , J.H. Yin , C.Z. Yuan , Z.P. Zhang , V. Zhilich , V. Zhukova , V. Zhulanov
G. Caria
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P. Urquijo
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I. Adachi
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H. Aihara
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S. Al Said
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D.M. Asner
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H. Atmacan
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T. Aushev
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V. Babu
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I. Badhrees
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S. Bahinipati
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A.M. Bakich
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P. Behera
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C. Beleño
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J. Bennett
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B. Bhuyan
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T. Bilka
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J. Biswal
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A. Bozek
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M. Bračko
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T.E. Browder
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M. Campajola
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D. Červenkov
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P. Chang
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R. Cheaib
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V. Chekelian
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A. Chen
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B.G. Cheon
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K. Chilikin
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H.E. Cho
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K. Cho
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Y. Choi
S. Choudhury
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D. Cinabro
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N. Dash
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G. De Nardo
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F. Di Capua
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Z. Doležal
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T.V. Dong
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S. Eidelman
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K. Hayasaka
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W.-S. Hou
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C.-L. Hsu
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P. Pakhlov
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G. Pakhlova
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H. Park
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S.B. Yang
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J.H. Yin
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Z.P. Zhang
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V. Zhilich
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V. Zhukova
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V. Zhulanov
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Résumé

The experimental results on 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 $\mathcal{R}(D^*) = {\cal B}(\bar{B} \to D^* \tau^- \bar{\nu}_{\tau})/{\cal B}(\bar{B} \to D^* \ell^- \bar{\nu}_{\ell})$, where $\ell$ denotes an electron or a muon, show a long-standing discrepancy with the Standard Model predictions, and might hint to a violation of lepton flavor universality. We report a new simultaneous measurement of $\mathcal{R}(D)$ and $\mathcal{R}(D^*)$, based on a data sample containing $772 \times 10^6$ $B\bar{B}$ events recorded at the $\Upsilon(4S)$ resonance with the Belle detector at the KEKB $e^+ e^-$ collider. In this analysis 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 $\mathcal{R}(D^*) = 0.283 \pm 0.018 \pm 0.014$, where the first uncertainties are statistical and the second are systematic. These results are in agreement with the Standard Model predictions within $0.2$, $1.1$ and $0.8$ standard deviations for $\mathcal{R}(D)$, $\mathcal{R}(D^*)$ and their combination, respectively. This work constitutes the most precise measurements of $\mathcal{R}(D)$ and $\mathcal{R}(D^*)$ performed to date as well as the first result for $\mathcal{R}(D)$ based on a semileptonic tagging method.

Dates et versions

hal-02350157 , version 1 (05-11-2019)

Identifiants

Citer

G. Caria, P. Urquijo, I. Adachi, H. Aihara, S. Al Said, et al.. Measurement of $\mathcal{R}(D)$ and $\mathcal{R}(D^*)$ with a semileptonic tagging method. Physical Review Letters, 2020, 124 (16), pp.161803. ⟨10.1103/PhysRevLett.124.161803⟩. ⟨hal-02350157⟩
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