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Test of lepton flavor universality in $B \to K \ell^{+}\ell^{-}$ decays

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2020

1-18 () [10.3204/PUBDB-2020-03706]  GO

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Report No.: BELLE-CONF-1904; arXiv:1908.01848

Abstract: We present measurements of the branching fractions for the decays $B\to K \mu^{+}\mu^{-}$ and $B\to K e^{+}e^{-}$, and their ratio ($R_{K}$), using a data sample of 711 $fb^{-1}$ that contains $772 \times 10^{6}$ $B\bar{B}$ events. The data were collected at the $\Upsilon(4S)$ resonance with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy $e^{+}e^{-}$ collider. The ratio $R_{K}$ is measured in four bins of dilepton invariant-mass squared, $q^{2}$; the results are \begin{eqnarray*} R_{K} = \begin{cases} 0.95~ ^{+0.27}_{-0.24} \pm 0.06 & q^{2} \in (0.1,4.0)~\mathrm{\,GeV^2}c^4 \, , 0.81~ ^{+0.28}_{-0.23} \pm 0.05 & q^{2} \in (4.0,8.12)~\mathrm{\,GeV^2}c^4 \, , 0.98~ ^{+0.27}_{-0.23} \pm 0.06 & q^{2} \in (1.0,6.0)~\mathrm{\,GeV^2}c^4 \, , 1.11~ ^{+0.29}_{-0.26} \pm 0.07 & q^{2} > 14.18~\mathrm{\,GeV^2}c^4 \, . \end{cases} \end{eqnarray*} The first uncertainties listed are statistical, and the second uncertainties are systematic. The $R_{K}$ value in the whole $q^2$ range is found to be $1.06~ ^{+0.15}_{-0.14} \pm 0.07$. We also measure $CP-$averaged isospin asymmetries in the same $q^{2}$ bins; the results are consistent with a null asymmetry with the largest difference of 2.7 standard deviations is found in the $q^{2}\in(1.0,6.0)~\mathrm{\,GeV^2}c^4 \,$ bin in the mode with muon final states. The measured branching fractions are $\cal B\rm{\it(B\to K \mu^{+}\mu^{-})}= (5.5 \pm0.5 \pm0.3) \times 10^{-7}$ and $\cal B\rm{\it(B\to K e^{+}e^{-})} = (5.1 \pm 0.5 \pm0.3) \times 10^{-7}$. These results are compatible with standard model expectations.

Keyword(s): electron positron: annihilation ; electron positron: colliding beams ; B: pair production ; B: semileptonic decay ; muon: pair production ; electron: pair production ; branching ratio: ratio: measured ; mass dependence ; B: branching ratio: measured ; lepton: flavor: universality ; isospin: asymmetry ; muon: final state ; Upsilon(10570): electroproduction ; statistical ; dilepton: mass spectrum ; BELLE ; KEK-B ; experimental results ; B --> K muon+ muon- ; B --> K electron positron


Note: 8 Sept, 2020
Contributing Institute(s):
  1. beauftragt von FH (Belle)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF3-611) (POF3-611)
Experiment(s):
  1. KEK: BELLE I/II

Appears in the scientific report 2020
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Test of lepton flavor universality and search for lepton flavor violation in B → Kℓℓ decays
Journal of high energy physics 2021(3), 105 (1-19) () [10.1007/JHEP03(2021)105]  GO OpenAccess  Download fulltext Files  Download fulltextFulltext Download fulltextFulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

 Record created 2020-10-06, last modified 2021-12-22
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