Kurzfassung
In dieser Arbeit wird eine Messung der partiellen Verzweigungsverhältnisse charmloser semileptonischer Zerfälle von Beauty-Mesonen vorgestellt, bei der ein hadronisches System inklusiv
rekonstruiert wird. Diese Zerfälle werden als B → Xuℓν bezeichnet, wobei Xu ein hadronisches
System darstellt, das ein u-Quark enthält, das im zugrunde liegenden Quark-Übergang b → u
erzeugt wird. In dieser Arbeit wird eine Messung partieller Verzweigungsverhältnisse charmloser
semileptonischer B → Xuℓν Zerfälle unter Verwendung eines inklusiv rekonstruierten hadronischen Systems vorgestellt. Die Messung basiert auf dem vollständigen Run 1-Datensatz von
Belle II, der 365 fb−1 an e
+e
− → Υ(4S) → BB¯-Daten enthält. Einer der beiden B-Mesonen wird
in einem hadronischen Zerfallskanal rekonstruiert, um die Kinematik des Signals zu bestimmen.
Es werden Ereignisse ausgewählt, die ein Signal-Elektron oder -Myon ℓ enthalten, während der
restliche Teil des Ereignisses das hadronische System Xu definiert, das mit dem Signal assoziiert
ist. Um das Signal von dem 50-mal größeren Hintergrund aus Cabibbo-bevorzugten semileptonischen B → Xcℓν Zerfällen zu unterscheiden, wird ein Template-Fit sowohl in Signal- als auch
in Kontrollregionen nach Anwendung einer optimierten Selektion durchgeführt. Die Kontrollregionen werden verwendet, um die kinematischen Eigenschaften der B → Xcℓν Zerfälle basierend
auf Daten zu bestimmen und somit die Abhängigkeit der Messung von der Modellierung dieser
Zerfälle verringern. Das partielle Verzweigungsverhältnis für Leptonenergien größer als 1 GeV
im Ruhesystem des Signal-B-Mesons beträgt
∆B(B → Xuℓν) = (1.54 ± 0.08 ± 0.12) × 10−3
,
wobei die angegebenen Unsicherheiten statistisch bzw. systematisch sind. Aus dieser Messung
ergibt sich unter Verwendung des theoretischen Modells von Gambino, Giordano, Ossola und
Uraltsev die Kopplungsstärke zwischen Beauty- und Up-Quark zu
|Vub| = (4.01 ± ....... ) × 10−3
,
wobei die Unsicherheiten experimentell bzw. theoretisch sind. Dieser Wert steht in guter Übereinstimmung mit dem Weltmittelwert von |Vub| = (4.06±0.16)×10−3
. Zur Bestimmung von |Vub|
werden ebenfalls verschiedene theoretische Vorhersagen sowie in anderen Phasenraumbereichen
gemessene partielle Verzweigungsverhältnisse, die durch zusätzliche Selektionen auf die Massen
des Xu- und des leptonischen Systems definiert sind, herangezogen.
A measurement of partial branching fractions of charmless semileptonic beauty meson decays using an inclusively reconstructed hadronic system is presented. These decays are denoted as B → Xuℓν, where Xu represents a hadronic system containing a u quark produced in the underlying quark-level b → u transition. The measurement uses the full Run 1 Belle II sample corresponding to 365 fb−1 of e +e − → Υ(4S) → BB¯ data. One of the two B mesons is reconstructed in a hadronic decay channel to constrain the signal kinematics. Events containing a signal electron or muon ℓ are selected, while the rest of the event defines the hadronic system Xu associated with the signal. To discriminate the signal from the 50-times larger background originating from Cabibbo-favoured semileptonic B → Xcℓν decays, a template fit is performed in both signal and control regions after applying an optimised selection. The control regions are used to constrain the kinematic properties of B → Xcℓν decays based on data and therefore reduce the dependence of the measurement on their modelling. The partial branching fraction measured for lepton energies greater than 1 GeV in the signal B meson rest frame is ∆B(B → Xuℓν) = (1.54 ± 0.08 ± 0.12) × 10−3 , where the uncertainties are statistical and systematic, respectively. From this measurement, using the Gambino, Giordano, Ossola and Uraltsev theoretical framework, the strength of the beauty-to-up quark coupling is determined to be |Vub| = (4.01 ± ...... ) × 10−3 , where the uncertainties are experimental and theoretical, respectively. This value is in good agreement with the world average of |Vub| = (4.06±0.16)×10−3 . Different theoretical predictions and partial branching fractions measured in other phase-space regions, defined by additional selections on the Xu and leptonic system masses, are also used to determine |Vub|.