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

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

Preprint/Report

PUBDB-2019-04591

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

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

2019

1-8 (2019) [10.3204/PUBDB-2019-04591]

This record in other databases:

Please use a persistent id in citations: doi:10.3204/PUBDB-2019-04591

Report No.: Belle Preprint # 2019-18; KEK Preprint # 2019-40

Abstract: 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.

Contributing Institute(s):