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Preprint PUBDB-2024-05921
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Determination of $|V_{ub}|$ from simultaneous measurements of untagged $B^0\to\pi^- \ell^+ \nu_{\ell}$ and $B^+\to\rho^0 \ell^+\nu_{\ell}$ decays

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2024

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Report No.: Belle II Preprint 2024-023; KEK Preprint 2024-21; arXiv:2407.17403

Abstract: We present a measurement of $|V_{ub}|$ from a simultaneous study of the charmless semileptonic decays $B^0\to\pi^- \ell^+ \nu_{\ell}$ and $B^+\to\rho^0 \ell^+\nu_{\ell}$, where $\ell = e, \mu$. This measurement uses a data sample of 387 million $B\overline{B}$ meson pairs recorded by the Belle~II detector at the SuperKEKB electron-positron collider between 2019 and 2022. The two decays are reconstructed without identifying the partner $B$ mesons. We simultaneously measure the differential branching fractions of $B^0\to\pi^- \ell^+ \nu_{\ell}$ and $B^+\to\rho^0 \ell^+\nu_{\ell}$ decays as functions of $q^2$ (momentum transfer squared). From these, we obtain total branching fractions $B(B^0\to\pi^- \ell^+ \nu_{\ell}) = (1.516 \pm 0.042 (\mathrm{stat}) \pm 0.059 (\mathrm{syst})) \times 10^{-4}$ and $B(B^+\to\rho^0 \ell^+\nu_{\ell}) = (1.625 \pm 0.079 (\mathrm{stat}) \pm 0.180 (\mathrm{syst})) \times 10^{-4}$. By fitting the measured $B^0\to\pi^- \ell^+ \nu_{\ell}$ partial branching fractions as functions of $q^2$, together with constraints on the non-perturbative hadronic contribution from lattice QCD calculations, we obtain $|V_{ub}|$ = $(3.93 \pm 0.09 \pm 0.13 \pm 0.19) \times 10^{-3}$. Here, the first uncertainty is statistical, the second is systematic, and the third is theoretical.

Keyword(s): branching ratio ; meson ; semileptonic decay ; BELLE ; KEK-B ; lattice field theory ; nonperturbative ; statistical ; electron positron ; momentum transfer


Note: BMBF, DFG, HGF, MPG, and AvH Foundation (Germany);
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

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Physical review / D 111(11), 112009 () [10.1103/jnwn-ts6q]  GO OpenAccess  Download fulltext Files  Download fulltextFulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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