Measurement of the D0 →π-e+νe differential decay branching fraction as a function of q2 and study of form factor parametrizations

Lees, J. P.; Poireau, V.; Tisserand, V.; Grauges, E.; Palano, A.; Eigen, G.; Stugu, B.; Brown, D. N.; Kerth, L. T.; Kolomensky, Y. u. G.; Lee, M. J.; Lynch, G.; Koch, H.; Schroeder, T.; Hearty, C.; Mattison, T. S.; Mckenna, J. A.; R. Y., So; Khan, A.; Blinov, V. E.; Buzykaev, A. R.; Druzhinin, V. P.; Golubev, V. B.; Kravchenko, E. A.; Onuchin, A. P.; Serednyakov, S. I.; Skovpen, Y. u. I.; Solodov, E. P.; Todyshev, K. Y. u.; Lankford, A. J.; Mandelkern, M.; Dey, B.; Gary, J. W.; Long, O.; Campagnari, C.; Franco Sevilla, M.; Hong, T. M.; Kovalskyi, D.; Richman, J. D.; West, C. A.; Eisner, A. M.; Lockman, W. S.; Panduro Vazquez, W.; Schumm, B. A.; Seiden, A.; Chao, D. S.; Cheng, C. H.; Echenard, B.; Flood, K. T.; Hitlin, D. G.; Miyashita, T. S.; Ongmongkolkul, P.; Porter, F. C.; Röhrken, M.; Andreassen, R.; Huard, Z.; Meadows, B. T.; Pushpawela, B. G.; Sokoloff, M. D.; Sun, L.; Bloom, P. C.; Ford, W. T.; Gaz, A.; Smith, J. G.; Wagner, S. R.; Ayad, R.; Toki, W. H.; Spaan, B.; Bernard, D.; Verderi, M.; Playfer, S.; Bettoni, D.; Bozzi, C.; Calabrese, R.; Cibinetto, G.; Fioravanti, E.; Garzia, I.; Luppi, E.; Piemontese, L.; Santoro, V.; Calcaterra, A.; De Sangro, R.; Finocchiaro, G.; Martellotti, S.; Patteri, P.; Peruzzi, I. M.; Piccolo, M.; Rama, M.; Zallo, A.; Contri, R.; Lo Vetere, M.; Monge, M. R.; Passaggio, S.; Patrignani, C.; Robutti, E.; Bhuyan, B.; Prasad, V.; Adametz, A.; Uwer, U.; Lacker, H. M.; Dauncey, P. D.; Mallik, U.; Chen, C.; Cochran, J.; Prell, S.; Ahmed, H.; Gritsan, A. V.; Arnaud, N.; Davier, M.; Derkach, D.; Grosdidier, G.; Le Diberder, F.; Lutz, A. M.; Malaescu, B.; Roudeau, P.; Stocchi, A.; Wormser, G.; Lange, D. J.; Wright, D. M.; Coleman, J. P.; Fry, J. R.; Gabathuler, E.; Hutchcroft, D. E.; Payne, D. J.; Touramanis, C.; Bevan, A. J.; Di Lodovico, F.; Sacco, R.; Cowan, G.; Bougher, J.; Brown, D. N.; Davis, C. L.; Denig, A. G.; Fritsch, M.; Gradl, W.; Griessinger, K.; Hafner, A.; Schubert, K. R.; Barlow, R. J.; Lafferty, G. D.; Cenci, R.; Hamilton, B.; Jawahery, A.; Roberts, D. A.; Cowan, R.; Sciolla, G.; Cheaib, R.; Patel, P. M.; Robertson, S. H.; Neri, N.; Palombo, F.; Cremaldi, L.; Godang, R.; Sonnek, P.; Summers, D. J.; Simard, M.; Taras, P.; De Nardo, G.; Onorato, G.; Sciacca, C.; Martinelli, M.; Raven, G.; Jessop, C. P.; Losecco, J. M.; Honscheid, K.; Kass, R.; Feltresi, E.; Margoni, M.; Morandin, M.; Posocco, M.; Rotondo, M.; Simi, G.; Simonetto, F.; Stroili, R.; Akar, S.; Ben Haim, E.; Bomben, M.; Bonneaud, G. R.; Briand, H.; Calderini, G.; Chauveau, J.; Leruste, P. h.; Marchiori, G.; Ocariz, J.; Biasini, M.; Manoni, E.; Pacetti, S.; Rossi, A.; Angelini, C.; Batignani, G.; Bettarini, S.; Carpinelli, M.; Casarosa, G.; Cervelli, A.; Chrzaszcz, M.; Forti, F.; Giorgi, M. A.; Lusiani, A.; Oberhof, B.; Paoloni, E.; Perez, A.; Rizzo, G.; Walsh, J. J.; Lopes Pegna, D.; Olsen, J.; Smith, A. J. S.; Faccini, R.; Ferrarotto, F.; Ferroni, F.; Gaspero, M.; Li Gioi, L.; Pilloni, A.; Piredda, G.; Bünger, C.; Dittrich, S.; Grünberg, O.; Hess, M.; Leddig, T.; Voß, C.; Waldi, R.; Adye, T.; Olaiya, E. O.; Wilson, F. F.; Emery, S.; Vasseur, G.; Anulli, F.; Aston, D.; Bard, D. J.; Cartaro, C.; Convery, M. R.; Dorfan, J.; Dubois Felsmann, G. P.; Dunwoodie, W.; Ebert, M.; Field, R. C.; Fulsom, B. G.; Graham, M. T.; Hast, C.; Innes, W. R.; Kim, P.; Leith, D. W. G. S.; Lewis, P.; Lindemann, D.; Luitz, S.; Luth, V.; Lynch, H. L.; Macfarlane, D. B.; Muller, D. R.; Neal, H.; Perl, M.; Pulliam, T.; Ratcliff, B. N.; Roodman, A.; Salnikov, A. A.; Schindler, R. H.; Snyder, A.; Su, D.; Sullivan, M. K.; Va'Vra, J.; Wisniewski, W. J.; Wulsin, H. W.; Purohit, M. V.; White, R. M.; Wilson, J. R.; Randle Conde, A.; Sekula, S. J.; Bellis, M.; Burchat, P. R.; Puccio, E. M. T.; Alam, M. S.; Ernst, J. A.; Gorodeisky, R.; Guttman, N.; Peimer, D. R.; Soffer, A.; Spanier, S. M.; Ritchie, J. L.; Ruland, A. M.; Schwitters, R. F.; Wray, B. C.; Izen, J. M.; Lou, X. C.; Bianchi, F.; De Mori, F.; Filippi, A.; Gamba, D.; Lanceri, Livio; Vitale, Lorenzo; Martinez Vidal, F.; Oyanguren, A.; Villanueva Perez, P.; Albert, J.; Banerjee, S. w.; Beaulieu, A.; Bernlochner, F. U.; Choi, H. H. F.; King, G. J.; Kowalewski, R.; Lewczuk, M. J.; Lueck, T.; Nugent, I. M.; Roney, J. M.; Sobie, R. J.; Tasneem, N.; Gershon, T. J.; Harrison, P. F.; Latham, T. E.; Band, H. R.; Dasu, S.; Pan, Y.; Prepost, R.; S. L., Wu

doi:10.1103/PhysRevD.91.052022

Based on a sample of 500 million e+e-→cc¯ events recorded by the BABAR detector at c.m. energies of close to 10.6 GeV, we report on a study of the decay D0→π-e+νe. We measure the ratio of branching fractions, RD=B(D0→π-e+νe)/B(D0→K-π+)=0.0713±0.0017stat±0.0024syst, and use the present world average for B(D0→K-π+) to obtain B(D0→π-e+νe)=(2.770±0.068stat±0.092syst±0.037ext)×10-3 where the third error accounts for the uncertainty on the branching fraction for the reference channel. The measured dependence of the differential branching fraction on q2, the four-momentum transfer squared between the D and the π meson, is compared to various theoretical predictions for the hadronic form factor, f+,Dπ(q2), and the normalization |Vcd|×f+,Dπ(q2=0)=0.1374±0.0038stat±0.0022syst±0.0009ext. is extracted from a fit to data. Using the most recent LQCD prediction of f+,Dπ(q2=0)=0.666±0.029, we obtain |Vcd|=0.206±0.007exp±0.009LQCD. Assuming, instead, |Vcd|=|Vus|=0.2252±0.0009, we obtain f+,Dπ(q2=0)=0.610±0.020exp±0.005ext. The q2 dependence of f+,Dπ(q2) is compared to a variety of multipole parametrizations. This information is applied to B0→π-e+νe decays and, combined with an earlier B0→π-e+νe measurement by BABAR, is used to derive estimates of |Vub|.