Measurement of the Ratio of the B0 →d∗-τ+ντ and B0 →d∗-μ+νμ Branching Fractions Using Three-Prong τ -Lepton Decays

Aaij, R.; Adeva, B.; Adinolfi, M.; Ajaltouni, Z.; Akar, S. Albrecht J.; Alessio, F.; Alexander, M.; Albero A., Alfonso; Ali, S.; Alkhazov, G.; Cartelle P., Alvarez; Alves,; r. A. A., J; 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.; Romeu J., Arnau; Artamonov, A.; Artuso, M.; Aslanides, E.; Atzeni, M.; 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. J.; Beliy, N.; Bellee, V.; Belloli, N.; Belous, K.; Belyaev, I.; Ben-Haim, E.; Bencivenni, G.; Benson, S.; Beranek, S.; Berezhnoy, A. Bernet R.; Berninghoff, D.; Bertholet, E.; Bertolin, A. Betancourt C.; Betti, F.; Bettler, M. -O.; Van, Beuzekom; Bezshyiko, Ia.; Bifani, S.; Billoir, P.; Birnkraut, A. Bizzeti A.; Bjorn, M.; Blake, T.; Blanc, F.; Blusk, S. Bocci V.; Boettcher, T.; Bondar, A.; Bondar, N.; Bordyuzhin, I.; Borghi, S.; Borisyak, M.; Borsato, M.; Bossu, F.; Boubdir, M.; Bowcock, T. J. V.; Bowen, E.; Bozzi, C.; Braun, S.; Britton, T.; Brodzicka, J.; Brundu, D.; Buchanan, E.; Burr, C.; Bursche, A.; Buytaert, J.; Byczynski, W.; Cadeddu, S.; Cai, H.; Calabrese, R.; Calladine, R.; Calvi, M.; Calvo Gomez, M.; Camboni, A.; Campana, P.; Perez D. H., Campora; Capriotti, L.; Carbone, A. Carboni G.; Cardinale, R.; Cardini, A.; Carniti, P.; Carson, L.; Carvalho Akiba, K.; Casse, G.; Cassina, L.; Cattaneo, M.; Cavallero, G.; Cenci, R.; Chamont, D.; Chapman, M. G.; Charles, M.; Charpentier, Ph.; Chatzikonstantinidis, G.; Chefdeville, M.; Chen, S.; Cheung, S. F.; Chitic, S. -G.; Chobanova, V.; Chrzaszcz, M.; Chubykin, A.; Ciambrone, P.; Cid Vidal, X.; Ciezarek, G.; Clarke, P. E. L.; Clemencic, M.; Cliff, H. V.; Closier, J.; Cogan, J. Cogneras E.; Cogoni, V.; Cojocariu, L.; Collins, P.; Colombo, T.; Comerma-Montells, A.; Contu, A.; Cook, A.; Coombs, G.; Coquereau, S.; Corti, G.; Corvo, M.; Sobral C. M., Costa; Couturier, B.; Cowan, G. A.; Craik, D. C.; Crocombe, A.; Cruz Torres, M.; Currie, R.; D'Ambrosio, C.; Da Cunha Marinho, F.; Dall'Occo, E.; Dalseno, J.; Davis, A.; Francisco O., De Aguiar; De Bruyn, K.; De Capua, S.; Cian, De; De Miranda, J. M.; De Paula, L.; De Serio, M.; De Simone, P.; Dean, C. T.; Decamp, D.; Del Buono, L.; Dembinski, H. -P.; Demmer, M.; Dendek, A.; Derkach, D.; Deschamps, O.; Dettori, F.; Dey, B.; Di Canto, A.; Nezza, Di; Dijkstra, H.; Dordei, F.; Dorigo, M.; Dosil Suarez, A. Douglas L.; Dovbnya, A.; Dreimanis, K.; Dufour, L.; Dujany, G.; Durante, P.; Dzhelyadin, R.; Dziewiecki, M.; Dziurda, A.; Dzyuba, A.; Easo, S.; Ebert, M.; Egede, U.; Egorychev, V.; Eidelman, S.; Eisenhardt, S.; Eitschberger, U. Ekelhof R.; Eklund, L.; Ely, S.; Esen, S.; Evans, H. M. Evans T.; Falabella, A.; Farley, N.; Farry, S.; Fazzini, D.; Federici, L.; Ferguson, D.; Fernandez, G.; Fernandez Declara, P.; Fernandez Prieto, A.; Ferrari, F.; Ferreira Rodrigues, F.; Ferro-Luzzi, M.; Filippov, S.; Fini, R. A.; Fiorini, M.; Firlej, M.; Fitzpatrick, C.; Fiutowski, T. Fleuret F.; Fohl, K.; Fontana, M.; Fontanelli, F.; Forshaw, D. C.; Forty, R.; Lima V., Franco; Frank, M.; Frei, C.; Fu, J.; Funk, W.; Furfaro, E.; Faerber, C.; Gabriel, E.; Gallas Torreira, A.; Galli, D.; Gallorini, S.; Gambetta, S.; Gandelman, M.; Gandini, P.; Gao, Y.; Garcia Martin, L. M.; Garcia Pardinas, J.; Tico J., Garra; Garrido, L.; Garsed, P. J.; Gascon, D.; Gaspar, C.; Gavardi, L.; Gazzoni, G.; Gerick, D.; Gersabeck, E.; Gersabeck, M.; Gershon, T. Ghez Ph.; Giani, S.; Gibson, V.; Girard, O. G.; Giubega, L.; Gizdov, K.; Gligorov, V. V.; Golubkov, D.; Golutvin, A.; Gomes, A.; Gorelov, I. V.; Gotti, C.; Govorkova, E.; Grabowski, J. P.; Graciani Diaz, R.; Granado Cardoso, L. A.; Grauges, E.; Graverini, E.; Graziani, G.; Grecu, A.; Greim, R.; Griffith, P.; Grillo, L.; Gruber L. Cazon B. R., Gruberg; Gruenberg, O.; Gushchin, E.; Guz, Yu. Gys T.; Gobel, C.; Hadavizadeh, T.; Hadjivasiliou, C.; Haefeli, G.; Haen, C.; Haines, S. C.; Hamilton, B.; Han, X. Hancock T. H.; Hansmann-Menzemer, S.; Harnew, N.; Harnew, S. T.; Hasse, C.; Hatch, M.; He, J.; Hecker, M.; Heinicke, K.; Heister, A.; Hennessy, K.; Henrard, P.; Henry, L.; van Herwijnen, E.; Hess, M.; Hicheur, A.; Hill, D.; Hombach, C.; Hopchev, P. H.; Hu, W.; Huard, Z. C.; Hulsbergen, W.; Humair, T.; Hushchyn, M.; Hutchcroft, D.; Ibis, P.; Idzik, M.; Ilten, P.; Jacobsson, R.; Jalocha, J. Jans E.; Jawahery, A.; Jiang, F.; John, M.; Johnson, D. Jones C. R.; Joram, C.; Jost, B.; Jurik, N.; Kandybei, S.; Karacson, M.; Kariuki, J. M.; Karodia, S.; Kazeev, N. Kecke M.; Keizer, F.; Kelsey, M.; Kenzie, M.; Ketel, T. Khairullin E.; Khanji, B.; Khurewathanakul, C.; Kirn, T. Klaver S.; Klimaszewski, K.; Klimkovich, T.; Koliiev, S. Kolpin M.; Kopecna, R.; Koppenburg, P.; Kosmyntseva, A. Kotriakhova S.; Kozeiha, M.; Kravchuk, L.; Kreps, M.; Kress, F.; Krokovny, P.; Kruse, F.; Krzemien, W.; Kucewicz, W.; Kucharczyk, M.; Kudryavtsev, V.; Kuonen, A. K.; Kvaratskheliya, T.; Lacarrere, D.; Lafferty, G.; Lai, A.; Lanfranchi, G.; Langenbruch, C.; Latham, T.; Lazzeroni, C.; Le Gac, R.; Leflat, A.; Lefrancois, J.; Lefevre, R.; Lemaitre, F.; Lemos Cid, E.; Leroy, O.; Lesiak, T.; Leverington, B.; P. -R., Li; Li, T.; Li, Y.; Li, Z.; Likhomanenko, T.; Lindner, R.; Lionetto, F.; Lisovskyi, V.; Liu, X.; Loh, D.; Loi, A.; Longstaff, I.; Lopes, J. H.; Lucchesi, D.; Lucio Martinez, M.; Luo, H.; Lupato, A.; Luppi, E.; Lupton, O.; Lusiani, A.; Lyu, X.; Machefert, F. Maciuc F.; Macko, V.; Mackowiak, P.; Maddrell-Mander, S. Maev O.; Maguire, K.; Maisuzenko, D.; Majewski, M. W.; Malde, S.; Malecki, B.; Malinin, A.; Maltsev, T.; Manca, G.; Mancinelli, G.; Marangotto, D.; Maratas, J.; Marchand, J. F.; Marconi, U.; Marin Benito, C.; Marinangeli, M.; Marino, P.; Marks, J.; Martellotti, G.; Martin, M.; Martinelli, M. Martinez Santos D.; Martinez Vidal, F.; Massacrier, L. M.; Massafferri, A.; Matev, R.; Mathad, A.; Mathe, Z.; Matteuzzi, C.; Mauri, A.; Maurice, E.; Maurin, B.; Mazurov, A.; Mccann, M.; Mcnab, A.; Mcnulty, R.; Mead, J. V.; Meadows, B.; Meaux, C.; Meier, F.; Meinert, N.; Melnychuk, D.; Merk, M.; Merli, A.; Michielin, E.; Milanes, D. A.; Millard, E.; Minard, M. -N.; Minzoni, L.; Mitzel, D. S.; Mogini, A.; Molina Rodriguez, J.; Mombaecher, T.; Monroy, I. A. Monteil S.; Morandin, M.; Morello, M. J.; Morgunova, O. Moron J.; Morris, A. B.; Mountain, R.; Muheim, F.; Mulder, M.; Mueller, D.; Mueller, J.; Mueller, K.; Mueller, V.; Naik, P.; Nakada, T.; Nandakumar, R.; Nandi, A.; Nasteva, I.; Needham, M.; Neri, N.; Neubert, S.; Neufeld, N. Neuner M.; Nguyen, T. D.; Nguyen-Mau, C.; Nieswand, S.; Niet, R.; Nikitin, N.; Nikodem, T.; Nogay, A.; O'Hanlon, D. P.; Oblakowska-Mucha, A.; Obraztsov, V.; Ogilvy, S.; Oldeman, R.; Onderwater, C. J. G.; Ossowska, A.; Otalora Goicochea, J. M.; Owen, P.; Oyanguren, A.; Pais, P. R.; Palano, A.; Palutan, M.; Papanestis, A.; Pappagallo, M.; Pappalardo, L. L.; Parker, W.; Parkes, C.; Passaleva, G.; Pastore, A.; Patel, M.; Patrignani, C.; Pearce, A.; Pellegrino, A.; Penso, G.; Altarelli M., Pepe; Perazzini, S. Perret P.; Pescatore, L.; Petridis, K.; Petrolini, A.; Petrov, A.; Petruzzo, M.; Picatoste Olloqui, E.; Pietrzyk, B. Pikies M.; Pinci, D.; Pisani, F.; Pistone, A.; Piucci, A.; Placinta, V.; Playfer, S.; Casasus M., Plo; Polci F. Lener M., Poli; Poluektov, A.; Polyakov, I.; Polycarpo, E. Pomery G. J.; Ponce, S.; Popov, A.; Popov, D.; Poslavskii, S.; Potterat, C.; Price, E.; Prisciandaro, J.; Prouve, C.; Pugatch, V.; Navarro A., Puig; Pullen, H.; Punzi, G.; Qian, W.; Quagliani, R.; Quintana, B.; Rachwal, B.; Rademacker, J. H.; Rama, M.; Ramos Pernas, M.; Rangel, M. S.; Raniuk, I.; Ratnikov, F.; Raven, G.; Salzgeber M., Ravonel; Reboud, M.; Redi, F.; Reichert, S.; dos Reis, A. C. Remon Alepuz C.; Renaudin, V.; Ricciardi, S.; Richards, S. Rihl M.; Rinnert, K.; Rives Molina, V.; Robbe, P.; Robert, A.; Rodrigues, A. B.; Rodrigues, E.; Rodriguez, Lopez; J., A.; Rogozhnikov, A.; Roiser, S.; Rollings, A.; Romanovskiy, V.; Romero Vidal, A.; Ronayne, J. W.; Rotondo, M. Rudolph M. S.; Ruf, T.; Ruiz Valls, P.; Ruiz Vidal, J.; Saborido Silva, J. J.; Sadykhov, E.; Sagidova, N.; Saitta, B.; Salustino Guimaraes, V.; Sanchez Mayordomo, C.; Sanmartin Sedes, B.; Santacesaria, R.; Santamarina Rios, C.; Santimaria, M.; Santovetti, E.; Sarpis, G.; Sarti, A.; Satriano, C.; Satta, A.; Saunders, D. M.; Savrina, D.; Schael, S.; Schellenberg, M.; Schiller, M.; Schindler, H.; Schmelling, M. Schmelzer T.; Schmidt, B.; Schneider, O.; Schopper, A.; Schreiner, H. F.; Schubiger, M.; Schune, M. -H.; Schwemmer, R. Sciascia B.; Sciubba, A.; Semennikov, A.; Sepulveda, E. S. Sergi A.; Serra, N.; Serrano, J.; Sestini, L.; Seyfert, P.; Shapkin, M.; Shapoval, I.; Shcheglov, Y.; Shears, T.; Shekhtman, L.; Shevchenko, V.; Siddi, B. G.; Coutinho, R. Silva Silva de Oliveira L.; Simi, G.; Simone, S.; Sirendi, M. Skidmore N.; Skwarnicki, T.; Smith, E.; Smith, I. T.; Smith, J.; Smith, M.; Soares Lavra, L.; Sokoloff, M. D.; Soler, F. J. P.; Souza De Paula, B.; Spaan, B.; Spradlin, P. Sridharan S.; Stagni, F.; Stahl, M.; Stahl, S.; Stefko, P.; Stefkova, S.; Steinkamp, O.; Stemmle, S.; Stenyakin, O. Stepanova M.; Stevens, H.; Stone, S.; Storaci, B.; Stracka, S.; Stramaglia, M. E.; Straticiuc, M.; Straumann, U. Sun J.; Sun, L.; Sutcliffe, W.; Swientek, K.; Syropoulos, V.; Szumlak, T.; Szymanski, M.; T'Jampens, S.; Tayduganov, A.; Tekampe, T.; Tellarini, G.; Teubert, F.; Thomas, E.; van Tilburg, J.; Tilley, M. J.; Tisserand, V.; Tobin, M.; Tolk, S.; Tomassetti, L.; Tonelli, D.; Toriello, F.; Tourinho Jadallah Aoude, R.; Tournefier, E.; Traill, M.; Tran, M. T.; Tresch, M.; Trisovic, A.; Tsaregorodtsev, A.; Tsopelas, P.; Tully, A.; Tuning, N.; Ukleja, A.; Usachov, A. Ustyuzhanin A.; Uwer, U.; Vacca, C.; Vagner, A.; Vagnoni, V.; Valassi, A.; Valat, S.; Valenti, G.; Gomez R., Vazquez; Vazquez Regueiro, P.; Vecchi, S.; van Veghel, M.; Velthuis, J. J.; Veltri, M.; Veneziano, G.; Venkateswaran, A. Verlage T. A.; Vernet, M.; Vesterinen, M.; Barbosa J. V., Viana; Viaud, B.; Vieira, D.; Vieites Diaz, M.; Viemann, H. Vilasis-Cardona X.; Vitti, M.; Volkov, V.; Vollhardt, A. Voneki B.; Vorobyev, A.; Vorobyev, V.; Voss, C.; de Vries, J. A.; Vazquez Sierra, C.; Waldi, R.; Wallace, C.; Wallace, R.; Walsh, J.; Wang, J.; Ward, D. R.; Wark, H. M. Watson N. K.; Websdale, D.; Weiden, A.; Weisser, C.; Whitehead, M.; Wicht, J.; Wilkinson, G.; Wilkinson, M.; Williams, M.; Williams, M. P.; Williams, M.; Williams, T.; Wilson, F. F.; Wimberley, J.; Winn, M.; Wishahi, J.; Wislicki, W.; Witek, M.; Wormser, G.; Wotton, S. A.; Wraight, K.; Wyllie, K.; Xie, Y.; Xu, M.; Xu, Z.; Yang, Z.; Yang, Z.; Yao, Y.; Yin, H.; Yu, J.; Yuan, X.; Yushchenko, O.; Zarebski, K. A.; Zavertyaev, M.; Zhang, L.; Zhang, Y.; Zhelezov, A.; Zheng, Y.; Zhu, X.; Zhukov, V.; Zonneveld, J. B.; Zucchelli, S.; Lhcb, Collaboration

doi:10.1103/PhysRevLett.120.171802

The ratio of branching fractions R(D∗-)≡B(B0→D∗-τ+ντ)/B(B0→D∗-μ+νμ) 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 B0→D∗-τ+ντ yield is normalized to that of the B0→D∗-π+π-π+ mode, providing a measurement of B(B0→D∗-τ+ντ)/B(B0→D∗-π+π-π+)=1.97±0.13±0.18, where the first uncertainty is statistical and the second systematic. The value of B(B0→D∗-τ+ντ)=(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 B0→D∗-μ+νμ decay, a value of 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 B0→D∗-μ+νμ modes. This measurement is in agreement with the standard model prediction and with previous results.