Challenges in Semileptonic Decays

Zerfälle von B-Mesonen, bei denen sowohl Hadronen als auch Leptonen entstehen (sog. semileptonische Zerfälle), erlauben es, die Elemente |V_cb| und |V_ub| der CKM-Matrix zu bestimmen, welche die Kopplung zwischen Charm- (c) bzw. Up-Quark (u) und Bottom-Quark (b) beschreiben. Zwischen den „inklusiven“ Bestimmungen, die auf der Heavy-Quark-Entwicklung (HQE) beruhen, und den exklusiven Bestimmungen, die sich auf Formfaktoren aus der Gitter-QCD stützen, besteht jedoch eine anhaltende Diskrepanz – das sog. Inklusiv-exklusiv-Puzzle. Hinzu kommen offene Fragen bei den Tests der Leptonuniversalität, d.h. der Annahme, dass sich die drei geladenen Leptonen nur hinsichtlich ihrer Masse unterscheiden: Die Observablen R(D) und R(D*), also die Verhältnisse der Zerfallsraten in Tau-Leptonen zu denen in Elektronen und Myonen, zählen zu den vielversprechendsten Suchkanälen für Physik jenseits des Standardmodells und werden entsprechend intensiv untersucht.

Vom 11. bis 16. April 2026 trafen sich rund 60 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Theorie und Experiment im Physikzentrum Bad Honnef, um den Stand dieser offenen Fragen zu diskutieren. Breiten Raum nahmen neue Gitter-QCD-Rechnungen zu den exklusiven Formfaktoren (B→D(*), B→π) ein, einschließlich ihrer Extrapolation mittels Unitaritätsschranken und geeigneten Parametrisierungen. Gegenübergestellt wurden diesen die aktuellen inklusiven Werte für |V_cb| und |V_ub| von Belle II.

Ebenso diskutiert wurden Fortschritte bei den QED-Strahlungskorrekturen sowie bei der Eingrenzung der perturbativen und nicht-perturbativen Unsicherheiten der kinetischen b-Quark-Masse. Zu den Leptonuniversalitätstests stellten Belle II, LHCb und BaBar ihre neuesten Arbeiten zu R(D) und R(D*) vor. Hinzu kamen Ergebnisse zu baryonischen Kanälen wie Λ_b→Λ_cτν sowie Ansätze für modellunabhängige Kombinationen der verschiedenen Messungen. Ein eigener Themenblock widmete sich den Perspektiven einer künftigen e⁺e⁻-Flavour-Fabrik (FCC-ee). In einer Sitzung mit Kurzvorträgen und einer Postersitzung präsentierten Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler ihre laufenden Arbeiten.

Unser Dank gilt der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung für die großzügige finanzielle und organisatorische Förderung sowie dem Physikzentrum Bad Honnef für die exzellenten Arbeitsbedingungen und den reibungslosen Ablauf des Seminars.

Prof. Dr. Florian Bernlochner, Dr. Markus Prim, Universität Bonn 
Prof. Keri Vos, Nikhef Amsterdam