Test of lepton flavor universality by the measurement of the B0→D*−τ+ντ branching fraction using three-prong τ decays

Aaij, R. et al. (2018) Test of lepton flavor universality by the measurement of the B0→D*−τ+ντ branching fraction using three-prong τ decays. Physical Review D, 97(7), 072013. (doi: 10.1103/PhysRevD.97.072013)

Abstract

The ratio of branching fractions R ( D * − ) ≡ B ( B 0 → D * − τ + ν τ ) / B ( B 0 → D * − μ + ν μ ) is measured using a data sample of proton-proton collisions collected with the LHCb detector at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 3     fb − 1 . The τ lepton is reconstructed with three charged pions in the final state. A novel method is used that exploits the different vertex topologies of signal and backgrounds to isolate samples of semitauonic decays of b hadrons with high purity. Using the B 0 → D * − π + π − π + decay as the normalization channel, the ratio B ( B 0 → D * − τ + ν τ ) / B ( B 0 → D * − π + π − π + ) is measured to be 1.97 ± 0.13 ± 0.18 , where the first uncertainty is statistical and the second systematic. An average of branching fraction measurements for the normalization channel is used to derive B ( B 0 → D * − τ + ν τ ) = ( 1.42 ± 0.094 ± 0.129 ± 0.054 ) % , where the third uncertainty is due to the limited knowledge of B ( B 0 → D * − π + π − π + ) . A test of lepton flavor universality is performed using the well-measured branching fraction B ( B 0 → D * − μ + ν μ ) to compute R ( D * − ) = 0.291 ± 0.019 ± 0.026 ± 0.013 , where the third uncertainty originates from the uncertainties on B ( B 0 → D * − π + π − π + ) and B ( B 0 → D * − μ + ν μ ) . This measurement is in agreement with the Standard Model prediction and with previous measurements.

• Item Type: Articles
• Status: Published
• Refereed: Yes
• Glasgow Author(s) Enlighten ID: Dean, Cameron and Alexander, Dr Michael and Schiller, Dr Manuel and Beddow, John and Spradlin, Dr Patrick and Douglas, Lauren and Ogilvy, Mr Stephen and Soler, Professor Paul and Traill, Mr Murdo and Karodia, Sarah and Eklund, Prof Lars and Longstaff, Iain Richard and Wraight, Dr Kenneth
• Authors: Aaij, R., Adeva, B., Adinolfi, M., Ajaltouni, Z., Akar, S., Albrecht, J., Alessio, F., Alexander, M., Alfonso Albero, A., Ali, S., Alkhazov, G., Alvarez Cartelle, P., Alves, A. A., Amato, S., Amerio, S., Amhis, Y., An, L., Anderlini, L., Andreassi, G., Andreotti, M., Andrews, J. E., Appleby, R. B., Archilli, F., d’Argent, P., Arnau Romeu, J., Artamonov, A., Artuso, M., Aslanides, E., Auriemma, G., Baalouch, M., Babuschkin, I., Bachmann, S., Back, J. J., Badalov, A., Baesso, C., Baker, S., Balagura, V., Baldini, W., Baranov, A., Barlow, R. J., Barschel, C., Barsuk, S., Barter, W., Baryshnikov, F., Batozskaya, V., Battista, V., Bay, A., Beaucourt, L., Beddow, J., Bedeschi, F., Bediaga, I., Beiter, A., Bel, L. 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• College/School: College of Science and Engineering > School of Physics and Astronomy
• Journal Name: Physical Review D
• Publisher: American Physical Society
• ISSN: 2470-0010
• ISSN (Online): 2470-0029
• Published Online: 25 April 2018
• Copyright Holders: Copyright © 2018 CERN, for the LHCb Collaboration
• First Published: First published in Physical Review D 97(7): 072013
• Publisher Policy: Reproduced under a Creative Commons License