We report the results of a study of the exclusive charmless semileptonic decays, B^0 --> pi^- l^+ nu, B^+ --> pi^0 l^+ nu, B^+ --> omega l^+ nu, B^+ --> eta l^+ nu and B^+ --> eta^' l^+ nu, (l = e or mu) undertaken with approximately 462x10^6 B\bar{B} pairs collected at the Upsilon(4S) resonance with the BABAR detector. The analysis uses events in which the signal B decays are reconstructed with a loose neutrino reconstruction technique. We obtain partial branching fractions in several bins of q^2, the square of the momentum transferred to the lepton-neutrino pair, for B^0 --> pi^- l^+ nu, B^+ --> pi^0 l^+ nu, B^+ --> omega l^+ nu and B^+ --> eta l^+ nu. From these distributions, we extract the form-factor shapes f_+(q^2) and the total branching fractions BF(B^0 --> pi^- l^+ nu) = (1.45 +/- 0.04_{stat} +/- 0.06_{syst})x10^-4 (combined pi^- and pi^0 decay channels assuming isospin symmetry), BF(B^+ --> omega l^+ nu) = (1.19 +/- 0.16_{stat} +/- 0.09_{syst})x10^-4 and BF(B^+ --> eta l^+ nu) = (0.38 +/- 0.05_{stat} +/- 0.05_{syst})x10^-4. We also measure BF(B^+ --> eta^' l^+ nu) = (0.24 +/- 0.08_{stat} +/- 0.03_{syst})x10^-4. We obtain values for the magnitude of the CKM matrix element V_{ub} by direct comparison with three different QCD calculations in restricted q^2 ranges of B --> pi l^+ nu decays. From a simultaneous fit to the experimental data over the full q^2 range and the FNAL/MILC lattice QCD predictions, we obtain |V_{ub}| = (3.25 +/- 0.31)x10^-3, where the error is the combined experimental and theoretical uncertainty.

Branching fraction and form-factor shape measurements of exclusive charmless semileptonic B decays, and determination of |V_{ub}|

BETTONI, Diego;BOZZI, Concezio;CALABRESE, Roberto;CIBINETTO, Gianluigi;FIORAVANTI, Elisa;GARZIA, Isabella;LUPPI, Eleonora;SANTORO, Valentina;
2012

Abstract

We report the results of a study of the exclusive charmless semileptonic decays, B^0 --> pi^- l^+ nu, B^+ --> pi^0 l^+ nu, B^+ --> omega l^+ nu, B^+ --> eta l^+ nu and B^+ --> eta^' l^+ nu, (l = e or mu) undertaken with approximately 462x10^6 B\bar{B} pairs collected at the Upsilon(4S) resonance with the BABAR detector. The analysis uses events in which the signal B decays are reconstructed with a loose neutrino reconstruction technique. We obtain partial branching fractions in several bins of q^2, the square of the momentum transferred to the lepton-neutrino pair, for B^0 --> pi^- l^+ nu, B^+ --> pi^0 l^+ nu, B^+ --> omega l^+ nu and B^+ --> eta l^+ nu. From these distributions, we extract the form-factor shapes f_+(q^2) and the total branching fractions BF(B^0 --> pi^- l^+ nu) = (1.45 +/- 0.04_{stat} +/- 0.06_{syst})x10^-4 (combined pi^- and pi^0 decay channels assuming isospin symmetry), BF(B^+ --> omega l^+ nu) = (1.19 +/- 0.16_{stat} +/- 0.09_{syst})x10^-4 and BF(B^+ --> eta l^+ nu) = (0.38 +/- 0.05_{stat} +/- 0.05_{syst})x10^-4. We also measure BF(B^+ --> eta^' l^+ nu) = (0.24 +/- 0.08_{stat} +/- 0.03_{syst})x10^-4. We obtain values for the magnitude of the CKM matrix element V_{ub} by direct comparison with three different QCD calculations in restricted q^2 ranges of B --> pi l^+ nu decays. From a simultaneous fit to the experimental data over the full q^2 range and the FNAL/MILC lattice QCD predictions, we obtain |V_{ub}| = (3.25 +/- 0.31)x10^-3, where the error is the combined experimental and theoretical uncertainty.
J. P., Lees; V., Poireau; V., Tisserand; J., Garra Tico; E., Grauges; A., Palano; G., Eigen; B., Stugu; D. N., Brown; L. T., Kerth; Kolomensky, Y. u. G.; G., Lynch; H., Koch; T., Schroeder; D. J., Asgeirsson; C., Hearty; T. S., Mattison; J. A., Mckenna; R. Y., So; A., Khan; V. E., Blinov; A. R., Buzykaev; V. P., Druzhinin; V. B., Golubev; E. A., Kravchenko; A. P., Onuchin; S. I., Serednyakov; Skovpen, Y. u. I.; E. P., Solodov; Todyshev, K. Y. u.; A. N., Yushkov; M., Bondioli; D., Kirkby; A. J., Lankford; M., Mandelkern; H., Atmacan; J. W., Gary; F., Liu; O., Long; G. M., Vitug; C., Campagnari; T. M., Hong; D., Kovalskyi; J. D., Richman; C. A., West; A. M., Eisner; J., Kroseberg; W. S., Lockman; A. J., Martinez; B. A., Schumm; A., Seiden; D. S., Chao; C. H., Cheng; B., Echenard; K. T., Flood; D. G., Hitlin; P., Ongmongkolkul; F. C., Porter; A. Y., Rakitin; R., Andreassen; Z., Huard; B. T., Meadows; M. D., Sokoloff; L., Sun; P. C., Bloom; W. T., Ford; A., Gaz; U., Nauenberg; J. G., Smith; S. R., Wagner; R., Ayad; W. H., Toki; B., Spaan; K. R., Schubert; R., Schwierz; D., Bernard; M., Verderi; P. J., Clark; S., Playfer; Bettoni, Diego; Bozzi, Concezio; Calabrese, Roberto; Cibinetto, Gianluigi; Fioravanti, Elisa; Garzia, Isabella; Luppi, Eleonora; M., Munerato; L., Piemontese; Santoro, Valentina; R., Baldini Ferroli; A., Calcaterra; R., de Sangro; G., Finocchiaro; P., Patteri; I. M., Peruzzi; M., Piccolo; M., Rama; A., Zallo; R., Contri; E., Guido; M., Lo Vetere; M. R., Monge; S., Passaggio; C., Patrignani; E., Robutti; B., Bhuyan; V., Prasad; C. L., Lee; M., Morii; A. J., Edwards; A., Adametz; U., Uwer; H. M., Lacker; T., Lueck; P. D., Dauncey; U., Mallik; C., Chen; J., Cochran; W. T., Meyer; S., Prell; A. E., Rubin; A. V., Gritsan; Z. J., Guo; N., Arnaud; M., Davier; D., Derkach; G., Grosdidier; F., Le Diberder; A. M., Lutz; B., Malaescu; P., Roudeau; M. H., Schune; A., Stocchi; G., Wormser; D. J., Lange; D. M., Wright; C. A., Chavez; J. P., Coleman; J. R., Fry; E., Gabathuler; D. E., Hutchcroft; D. J., Payne; C., Touramanis; A. J., Bevan; F., Di Lodovico; R., Sacco; M., Sigamani; G., Cowan; D. N., Brown; C. L., Davis; A. G., Denig; M., Fritsch; W., Gradl; K., Griessinger; A., Hafner; E., Prencipe; R. J., Barlow; G., Jackson; G. D., Lafferty; E., Behn; R., Cenci; B., Hamilton; A., Jawahery; D. A., Roberts; C., Dallapiccola; R., Cowan; D., Dujmic; G., Sciolla; R., Cheaib; D., Lindemann; P. M., Patel; S. H., Robertson; P., Biassoni; N., Neri; F., Palombo; S., Stracka; L., Cremaldi; R., Godang; R., Kroeger; P., Sonnek; D. J., Summers; X., Nguyen; M., Simard; P., Taras; G., De Nardo; D., Monorchio; G., Onorato; C., Sciacca; M., Martinelli; G., Raven; C. P., Jessop; J. M., Losecco; W. F., Wang; K., Honscheid; R., Kass; J., Brau; R., Frey; N. B., Sinev; D., Strom; E., Torrence; E., Feltresi; N., Gagliardi; M., Margoni; M., Morandin; M., Posocco; M., Rotondo; G., Simi; F., Simonetto; R., Stroili; S., Akar; E., Ben Haim; M., Bomben; G. R., Bonneaud; H., Briand; G., Calderini; J., Chauveau; O., Hamon; Leruste, P. h.; G., Marchiori; J., Ocariz; S., Sitt; M., Biasini; E., Manoni; S., Pacetti; A., Rossi; C., Angelini; G., Batignani; S., Bettarini; M., Carpinelli; G., Casarosa; A., Cervelli; F., Forti; M. A., Giorgi; A., Lusiani; B., Oberhof; E., Paoloni; A., Perez; G., Rizzo; J. J., Walsh; D., Lopes Pegna; J., Olsen; A. J. S., Smith; A. V., Telnov; F., Anulli; R., Faccini; F., Ferrarotto; F., Ferroni; M., Gaspero; L., Li Gioi; M. A., Mazzoni; G., Piredda; C., Bünger; O., Grünberg; T., Hartmann; T., Leddig; C., Voß; R., Waldi; T., Adye; E. O., Olaiya; F. F., Wilson; S., Emery; G., Hamel de Monchenault; G., Vasseur; Yèche, C. h.; D., Aston; D. J., Bard; R., Bartoldus; J. F., Benitez; C., Cartaro; M. R., Convery; J., Dorfan; G. P., Dubois Felsmann; W., Dunwoodie; M., Ebert; R. C., Field; M., Franco Sevilla; B. G., Fulsom; A. M., Gabareen; M. T., Graham; P., Grenier; C., Hast; W. R., Innes; M. H., Kelsey; P., Kim; M. 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M., Roney; R. J., Sobie; N., Tasneem; T. J., Gershon; P. F., Harrison; T. E., Latham; H. R., Band; S., Dasu; Y., Pan; R., Prepost; S. L., Wu
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