利用 Belle II 实验的 $\bar{B} \rightarrow D^{(*)} τ^{-} \barν_τ$ 和 $\bar{B} \rightarrow D^{(*)} \ell^{-} \barν_{\ell}$ 衰变检验轻子味普适性
Test of lepton flavor universality with $\bar{B} \rightarrow D^{(*)} τ^{-} \barν_τ$ and $\bar{B} \rightarrow D^{(*)} \ell^{-} \barν_{\ell}$ decays at Belle II
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本文利用 Belle II 数据精确测量 $R(D^{(*)})$ 以检验轻子味普适性，结果与标准模型预言一致，并创下强子标记下的最精确测定。
中文摘要 AI 辅助
我们通过测量分支比 $R(D^{(*)}) \equiv \mathcal{B}(\bar{B} \rightarrow D^{(*)} \tau^{-} \bar{\nu}_{\tau})/\mathcal{B}(\bar{B} \rightarrow D^{(*)} \ell^{-} \bar{\nu}_{\ell})$（其中 $\ell$ 表示电子或缪子）来检验轻子味普适性。该分析利用了 Belle II 探测器在能量不对称的 $e^+e^-$ 对撞中收集到的 $387\times 10^6$ 个 $\Upsilon(\mathrm{4S})$ 衰变事例。其中一个 $B$ 介子通过强子衰变模式被完全重建，另一个则被重建为 $\bar{B}\rightarrow D^{(*)} \tau^{-}\bar{\nu}_{\tau}$（其中 $\tau^- \rightarrow \ell^- \bar{\nu}_{\ell}\nu_{\tau}$）或 $\bar{B}\rightarrow D^{(*)} \ell^{-}\bar{\nu}_{\ell}$。我们从剩余量能器能量和未探测粒子质量的平方的分布中提取信号，得到 $R(D^{*}) = 0.242 \pm 0.019(\mathrm{统计}) \pm 0.016(\mathrm{系统})$ 和 $R(D) = 0.439 \pm 0.055(\mathrm{统计}) \pm 0.046(\mathrm{系统})$。这些结果与标准模型预言和先前测量均一致，并构成了使用强子标记对 $R(D^{(*)})$ 的最精确测定。
英文摘要
We test lepton flavor universality with a measurement of the branching-fraction ratios $R(D^{(*)}) \equiv \mathcal{B}(\bar{B} \rightarrow D^{(*)} τ^{-} \barν_τ)/\mathcal{B}(\bar{B} \rightarrow D^{(*)} \ell^{-} \barν_{\ell})$, where $\ell$ denotes an electron or muon. The analysis uses $387\times 10^6$ $Υ(\mathrm{4S})$ decays collected with the Belle II detector in energy-asymmetric $e^+e^-$ collisions. One $B$ meson is fully reconstructed in a hadronic decay mode, while the other is reconstructed either in $\bar{B}\rightarrow D^{(*)}τ^{-}\barν_τ$, with $τ^- \rightarrow \ell^- \barν_{\ell}ν_τ$, or in $\bar{B}\rightarrow D^{(*)}\ell^{-}\barν_{\ell}$. We extract the signal from the distributions of the residual calorimeter energy and the squared mass of the undetected particles, obtaining $R(D^{*}) = 0.242 \pm0.019(\mathrm{stat}) \pm0.016(\mathrm{syst})$ and $R(D) = 0.439 \pm 0.055(\mathrm{stat}) \pm 0.046(\mathrm{syst})$. These results are consistent with both the standard model predictions and previous measurements, and constitute the most precise determination of $R(D^{(*)})$ with hadronic tagging.
