基于格点 QCD 的全 $q^2$ 范围 $B \rightarrow D^*$ 矢量、轴矢量与张量形状因子

我们利用第二代 MILC $n_f=2+1+1$ HISQ 胶子场构型与 HISQ 价夸克，采用 heavy-HISQ 方法，计算了整个运动学范围内的完整一组 SM 与张量 $B_{(s)}\to D_{(s)}^*\ell\bar{\nu}$ 半轻子形状因子。格距范围从 $0.09\mathrm{fm}$ 到 $0.044\mathrm{fm}$，介子质量从 $\approx 300\mathrm{MeV}$ 降至物理值，重夸克质量介于 $\approx 1.5 m_c$ 与 $4.1 m_c \approx 0.9 m_b$ 之间；电流经非微扰归一化。结合 Belle 与 LHCb 近期 $B_{(s)}\to D^*_{(s)}\ell\bar{\nu}_\ell$ 数据与我们的形状因子，我们确定了与模型无关的值 $V_{cb}=39.03(56)_\mathrm{exp}(67)_\mathrm{latt}\times 10^{-3}$，与先前排他性确定一致，并与包容性结果在 $3.6\sigma$ 水平上存在张力。我们观测到由我们的形状因子计算出的微分衰变率形状与 Belle 测量值之间存在 $\approx 1\sigma$ 张力。我们计算了半tau子与半mu子衰变率比的纯格点 SM 值 $R(D^*)=0.273(15)$，发现其比使用 $B\to D^*\ell\bar{\nu}_\ell$ 实验微分率数据拟合的理论预言更接近近期 Belle 测量值与 HFLAV 平均值。利用 $B\to D^*\ell\nu$ 总率确定 $V_{cb}$ 所得值与包容性结果一致。我们计算了半tau子模式的纵向极化分数 $F_L^{D^*}=0.395(24)$，其与近期 Belle 测量值在 $2.2\sigma$ 水平上存在张力。我们的计算合并了 $B\to D^*$ 与 $B_s\to D_s^*$ 格点结果，并提供了更新以取代我们先前对 $B_s\to D_s^*$ 形状因子的格点计算。我们还给出了分析张量形状因子所需的手征微扰论。