基于格点 QCD 的全 $q^2$ 区间 $B_s \rightarrow D_s^*$ 形状因子

我们利用格点 QCD 计算了 $B_s\to D_s^*$ 衰变在整个 $q^2$ 区间的标准模型半轻子矢量和轴矢量形状因子。我们对所有价夸克采用高度改进交错夸克(HISQ)作用量,从而能够以非微扰方式对弱流进行归一化。我们使用包含 $u$、$d$、$s$ 和 $c$ HISQ 海夸克的胶子场组态,以及在最细格点上质量从 $c$ 质量到 $b$ 质量的多个 HISQ 重夸克。我们确定了物理形状因子,并由此构造了 $\Gamma(B_s^0\to D_s^{*-}\ell^+{\nu}_\ell)$ 的微分和总衰变率。我们得到 $\Gamma_{\ell=e}/|\eta_\mathrm{EW}V_{cb}|^2=2.07(17)_\mathrm{latt}(2)_\mathrm{EM}\times 10^{13} ~\mathrm{s}^{-1}$、$\Gamma_{\ell=\mu}/|\eta_\mathrm{EW}V_{cb}|^2=2.06(16)_\mathrm{latt}(2)_\mathrm{EM}\times 10^{13} ~\mathrm{s}^{-1}$ 和 $\Gamma_{\ell=\tau}/|\eta_\mathrm{EW}V_{cb}|^2=5.14(37)_\mathrm{latt}(5)_\mathrm{EM}\times 10^{12} ~\mathrm{s}^{-1}$,其中 $\eta_\mathrm{EW}$ 包含对 $G_F$ 的弱电修正,第一个不确定度来自我们的格点计算,第二个允许存在长程 QED 效应。我们计算了比值 $R(D_s^{*-})\equiv \Gamma_{\ell=\tau}/\Gamma_{\ell=\mu}=0.2490(60)_\mathrm{latt}(35)_\mathrm{EM}$,并得到了衰变率比值 $\Gamma_{\ell=\mu}(B_s\to D_s)/\Gamma_{\ell=\mu}(B_s\to D_s^*)=0.443(40)_\mathrm{latt}(4)_\mathrm{EM}$,其与最近的 LHCb 结果吻合良好。通过将我们在全 q^2 区间的格点结果与 LHCb 的实验结果相结合,我们确定了 $|V_{cb}|=42.2 (1.5)_\mathrm{latt}(1.7)_\mathrm{exp}(0.4)_\mathrm{EM} \times 10^{-3}$。将我们的结果与 LHCb 的归一化微分衰变率进行比较显示出良好的一致性。我们还检验了新物理耦合对轻子味普适性破坏敏感观测量之影响。