Measurement of the ratio of the $B^0 \to D^{*-} \tau^+ \nu_{\tau}$ and $B^0 \to D^{*-} \mu^+ \nu_{\mu}$ branching fractions using three-prong $\tau$-lepton decays
Physical review letters 120(17), 171802 (2018). doi:10.1103/PhysRevLett.120.171802 The ratio of branching fractions $\mathcal{R}(D^{*-})≡\mathcal{B}(B^0 → D^{*-}τ^+ ν_τ )/\mathcal{B}(B^0 → D^{*-}μ^+ ν_μ )$ 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 $3 fb^{-1}$. For the first time, R(D*-) is determined using the $τ$-lepton decays with three charged pions in the final state. The $B^0 → D^{*-}τ^+ ν_τ$ yield is normalized to that of the $B^0 → D^{*-}π^+ π^- π^+$ mode, providing a measurement of $\mathcal{B}(B^0 → D^{*-}τ^+ ν_τ )/\mathcal{B}(B^0 → D^{*-}π^+ π^- π^+ )=1.97±0.13±0.18$, where the first uncertainty is statistical and the second systematic. The value of $\mathcal{B}(B^0 → D^{*-}τ^+ ν_τ )=(1.42±0.094±0.129±0.054)\%$ is obtained, where the third uncertainty is due to the limited knowledge of the branching fraction of the normalization mode. Using the well-measured branching fraction of the $B^0 → D^{*-}μ^+ ν_μ$ decay, a value of $\mathcal{R}(D^{*-})=0.291±0.019±0.026±0.013$ is established, where the third uncertainty is due to the limited knowledge of the branching fractions of the normalization and $B^0 → D^{*-}μ^+ ν_μ$ modes. This measurement is in agreement with the standard model prediction and with previous results. Published by APS, College Park, Md.
Laboratoire de Physique de Clermont (LPC), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne (UCA), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE (UMR_7585)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), LHCb, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Clermont Auvergne (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Aix Marseille Université (AMU), Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP/Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique des Particules), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Laboratoire de Physique de Clermont ( LPC ), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Université Clermont Auvergne ( UCA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire ( LAL ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre de Physique des Particules de Marseille ( CPPM ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Aix Marseille Université ( AMU ), Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules ( LAPP/Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique des Particules ), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Université Savoie Mont Blanc ( USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry] ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies ( LPNHE ), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Physical review letters 120(17), 171802 (2018). doi:10.1103/PhysRevLett.120.171802 The ratio of branching fractions $\mathcal{R}(D^{*-})≡\mathcal{B}(B^0 → D^{*-}τ^+ ν_τ )/\mathcal{B}(B^0 → D^{*-}μ^+ ν_μ )$ 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 $3 fb^{-1}$. For the first time, R(D*-) is determined using the $τ$-lepton decays with three charged pions in the final state. The $B^0 → D^{*-}τ^+ ν_τ$ yield is normalized to that of the $B^0 → D^{*-}π^+ π^- π^+$ mode, providing a measurement of $\mathcal{B}(B^0 → D^{*-}τ^+ ν_τ )/\mathcal{B}(B^0 → D^{*-}π^+ π^- π^+ )=1.97±0.13±0.18$, where the first uncertainty is statistical and the second systematic. The value of $\mathcal{B}(B^0 → D^{*-}τ^+ ν_τ )=(1.42±0.094±0.129±0.054)\%$ is obtained, where the third uncertainty is due to the limited knowledge of the branching fraction of the normalization mode. Using the well-measured branching fraction of the $B^0 → D^{*-}μ^+ ν_μ$ decay, a value of $\mathcal{R}(D^{*-})=0.291±0.019±0.026±0.013$ is established, where the third uncertainty is due to the limited knowledge of the branching fractions of the normalization and $B^0 → D^{*-}μ^+ ν_μ$ modes. This measurement is in agreement with the standard model prediction and with previous results. Published by APS, College Park, Md.
