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Journal Article PUBDB-2023-07368
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Determination of $|V_{cb}|$ using $\overline{B}^0\to D^{*+}\ell^-\bar\nu_\ell$ decays with Belle II

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2023
American Physical Society Ridge, NY

Physical review / D 108(9), 092013 () [10.1103/PhysRevD.108.092013]
 GO

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Report No.: Belle II Preprint 2023-014; KEK Preprint 2023-28; arXiv:2310.01170

Abstract: We determine the CKM matrix-element magnitude $|V_{cb}|$ using $\overline{B}^0\to D^{*+}\ell^-\bar\nu_\ell$ decays reconstructed in $189 \, \mathrm{fb}^{-1}$ of collision data collected by the Belle II experiment, located at the SuperKEKB $e^+e^-$ collider. Partial decay rates are reported as functions of the recoil parameter $w$ and three decay angles separately for electron and muon final states. We obtain $|V_{cb}|$ using the Boyd-Grinstein-Lebed and Caprini-Lellouch-Neubert parametrizations, and find $|V_{cb}|_\mathrm{BGL}=(40.57\pm 0.31 \pm 0.95\pm 0.58)\times 10^{-3}$ and $|V_{cb}|_\mathrm{CLN}=(40.13 \pm 0.27 \pm 0.93\pm 0.58 )\times 10^{-3}$ with the uncertainties denoting statistical components, systematic components, and components from the lattice QCD input, respectively. The branching fraction is measured to be ${\cal B}(\overline{B}^0\to D^{*+}\ell^-\bar\nu_\ell)=(4.922 \pm 0.023 \pm 0.220)\%$. The ratio of branching fractions for electron and muon final states is found to be $0.998 \pm 0.009 \pm 0.020$. In addition, we determine the forward-backward angular asymmetry and the $D^{*+}$ longitudinal polarization fractions. All results are compatible with lepton-flavor universality in the Standard Model.

Keyword(s): electron positron: annihilation ; electron positron: colliding beams ; anti-B0: semileptonic decay ; D*(2010)+ ; muon ; electron ; CKM matrix ; anti-B0: branching ratio ; branching ratio: measured ; branching ratio: ratio: measured ; D*(2010): polarization ; lepton: flavor: universality ; polarization: longitudinal ; BELLE ; angular distribution: asymmetry ; decay rate ; parametrization ; KEK-B ; lattice field theory ; recoil ; error: statistical ; experimental results ; anti-B0 --> D*(2010)+ electron neutrino/e ; anti-B0 --> D*(2010)+ muon- neutrino/mu

Classification:
Contributing Institute(s):
  1. BELLE II Experiment (BELLE)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
Experiment(s):
  1. KEK: BELLE I/II

Appears in the scientific report 2023
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