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包含性 $B$ 衰变、寿命与 $|V_{cb}|$:统一的重夸克展开分析

Inclusive $B$ decays, lifetimes, and $|V_{cb}|$: a unified heavy-quark expansion analysis

Matteo Fael, Ilija S. Milutin, Markus Prim, K. Keri Vos

arXiv 2609.28752首次发表:更新:

发表机构

Università di Padova; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova; Universität Siegen; University of Bonn; Maastricht University; Nikhef(帕多瓦大学; 意大利国家核物理研究所帕多瓦分部; 锡根大学; 波恩大学; 马斯特里赫特大学; 荷兰国家亚原子物理研究所)

机构由 AI 辅助整理,请以论文原文为准。

AI 中文总结

本文通过全局HQE分析统一处理包含性B衰变矩、分支比和寿命,得到精确的|V_{cb}|值,并指出现有矩数据拟合质量不佳,呼吁新测量以解决谜团。

AI 中文摘要

我们提出了对包含性半轻子 $\bar{B} \to X_c l \bar \nu_\ell$ 矩、部分分支比以及 $B^+$、$B^0$ 寿命观测量进行全局 HQE 分析。我们的拟合设置采用了一种新方法,其中微扰标度被视为相关的 nuisance 参数,而缺失的高阶幂次修正则通过逐阶拟合进行评估,最高至 $O(1/m_b^5)$。在默认情景下,我们得到 $|V_{cb}| = (42.32 \pm 0.28|_{\rm fit} \pm 0.10|_{\rm h.o.})\times 10^{-3} = (42.32 \pm 0.30) \times 10^{-3}$ 和 $\mathcal{B}(\bar B \to X_c \ell \bar \nu_\ell) = (10.91 \pm 0.11|_{\rm fit} \pm 0.21|_{\rm h.o.})\\%$。对于寿命,我们得到 $\tau_{B^+} = 1.89^{+0.04}_{-0.22}$ ps 和 $\tau_{B^0} = 1.74^{+0.03}_{-0.23}$ ps,其中强烈不对称的不确定性主要由非轻子宽度的微扰标度变化主导。我们的预测与之前的预测一致,相应的宽度低于测量值 $1.1$-$1.2\sigma$。对于寿命比,我们得到 $\tau_{B^+}/\tau_{B^0} = 1.082^{+0.031}_{-0.013}$,与实验一致。对于 $q^2$、$E_\ell$ 和 $M_X$ 矩的完整数据集,我们获得了较差的拟合质量,我们通过留一法研究对此进行了调查。鉴于持续存在的 $|V_{cb}|$ 之谜,强烈鼓励进行新的相关矩测量以及更新的分支比测量。

英文摘要

We present a global HQE analysis of inclusive semileptonic $\bar{B} \to X_c l \bar ν_\ell$ moments, partial branching fractions, and $B^+$, $B^0$ lifetime observables. Our fit setup follows a new approach where perturbative scales are treated as correlated nuisance parameters, while missing higher-order power corrections are assessed through order-by-order fits up to $O(1/m_b^5)$. In the default scenario, we find $|V_{cb}| = (42.32 \pm 0.28|_{\rm fit} \pm 0.10|_{\rm h.o.})\times 10^{-3} = (42.32 \pm 0.30) \times 10^{-3}$ and $\mathcal{B}(\bar B \to X_c \ell \bar ν_\ell) = (10.91 \pm 0.11|_{\rm fit} \pm 0.21|_{\rm h.o.})\%$. For the lifetimes we obtain $τ_{B^+} = 1.89^{+0.04}_{-0.22}$ ps and $τ_{B^0} = 1.74^{+0.03}_{-0.23}$ ps, where the strongly asymmetric uncertainty is dominated by the perturbative scale variation of the non-leptonic width. Our predictions are in agreement with previous predictions and the corresponding widths lie $1.1$-$1.2,σ$ below the measurements. For the lifetime ratio, we find $τ_{B^+}/τ_{B^0} = 1.082^{+0.031}_{-0.013}$ which agrees with experiment. For the full dataset of $q^2, E_\ell$ and $M_X$ moments, we obtain a poor fit quality, which we investigate using a leave-one-out study. In light of the persisting $|V_{cb}|$ puzzle, new correlated moment measurements as well as updated branching ratio measurements are highly encouraged.

Comments41 pages, 10 figures

论文原文

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