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Preprint PUBDB-2025-01933
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Determination of $|V_{cb}|$ using $B\to D\ellν_\ell$ Decays at Belle II

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2025

[10.3204/PUBDB-2025-01933]  GO

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Report No.: Belle II Preprint 2025-004; KEK Preprint 2025-1; arXiv:2506.15256

Abstract: We present a determination of the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa matrix element $|V_{cb}|$ from the decay $B\to D\ellν_\ell$ using a $365~\mathrm{fb}^{-1}$$e^+e^-\toΥ(4S)\to B\bar B$ data sample recorded by the Belle II experiment at the SuperKEKB collider. The semileptonic decay of one $B$ meson is reconstructed in the modes $B^0\to D^-(\to K^+π^-π^-)\ell^+ν_\ell$ and $B^+\to \bar D^0(\to K^+π^-)\ell^+ν_\ell$, where $\ell$ denotes either an electron or a muon. Charge conjugation is implied. The second $B$ meson in the $Υ(4S)$ event is not reconstructed explicitly. Using an inclusive reconstruction of the unobserved neutrino momentum, we determine the recoil variable $w=v_B\cdot v_D$, where $v_B$ and $v_D$ are the 4-velocities of the $B$ and $D$ mesons. We measure the total decay branching fractions to be $\mathcal{B}(B^0\to D^-\ell^+ν_\ell)=(2.06 \pm 0.05\,(\mathrm{stat.}) \pm 0.10\,(\mathrm{sys.}))\%$ and $\mathcal{B}(B^+\to\bar D^0\ell^+ν_\ell)=(2.31 \pm 0.04\,(\mathrm{stat.}) \pm 0.09\,(\mathrm{sys.}))\%$. We probe lepton flavor universality by measuring $\mathcal{B}(B\to Deν_e)/\mathcal{B}(B\to Dμν_μ)=1.020 \pm 0.020\,(\mathrm{stat.})\pm 0.022\,(\mathrm{sys.})$. Fitting the partial decay branching fraction as a function of $w$ and using the average of lattice QCD calculations of the $B\to D$ form factor, we obtain $ |V_{cb}|=(39.2\pm 0.4\,(\mathrm{stat.}) \pm 0.6\,(\mathrm{sys.}) \pm 0.5\,(\mathrm{th.})$.


Note: BMFTR, 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)
  2. InterLeptons - A search for new interactions at Belle II using leptons (947006) (947006)
  3. EFTSTRONG - Effective Theories for Strong Interactions: Precision Tools to Meet Experiment (622527) (622527)
  4. FLAVOUR - Towards the Construction of the Fundamental Theory of Flavour (267104) (267104)
  5. FAIME - Flavour Anomalies with advanced particle Identification MEthods (884719) (884719)
  6. NIOBE - Non-Leptonic Three-Body B Decays: Theory and Phenomenology (700525) (700525)
  7. TAULEPGAMMA - Search for the Lepton Flavour Violating Decay Tau to Lepton + Gamma at the Belle II Experiment (101026516) (101026516)
  8. JENNIFER2 - Japan and Europe Network for Neutrino and Intensity Frontier Experimental Research 2 (822070) (822070)
Experiment(s):
  1. KEK: BELLE I/II

Appears in the scientific report 2025
Database coverage:
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The record appears in these collections:
Private Collections > >DESY > >FH > BELLE
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 Record created 2025-06-23, last modified 2025-06-24
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