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Title: Observation of the $$ {B}_s^0 $$ → D*±D∓ decay
A bstract A search for the $$ {B}_{\mathrm{s}}^0 $$ B s 0 → D *± D ∓ decay is performed using proton-proton collision data at centre-of-mass energies of 7, 8 and 13 TeV collected by the LHCb experiment, corresponding to an integrated luminosity of 9 fb − 1 . The decay is observed with a high significance and its branching fraction relative to the B 0 → D *± D ∓ decay is measured to be $$ \frac{\mathrm{\mathcal{B}}\left({B}_s^0\to {D}^{\ast \pm }{D}^{\mp}\right)}{\left({B}^0\to {D}^{\ast \pm }{D}^{\mp}\right)}=0.137\pm 0.017\pm 0.002\pm 0.006, $$ ℬ B s 0 → D ∗ ± D ∓ B 0 → D ∗ ± D ∓ = 0.137 ± 0.017 ± 0.002 ± 0.006 , where the first uncertainty is statistical, the second systematic and the third is due to the uncertainty on the ratio of the $$ {B}_{\mathrm{s}}^0 $$ B s 0 and B 0 hadronisation fractions.
Authors:
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Award ID(s):
2102879
Publication Date:
NSF-PAR ID:
10349076
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2021
Issue:
3
ISSN:
1029-8479
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. Abstract The multihadron decays $$ {\Lambda}_b^0 $$ Λ b 0 → D + pπ−π− and $$ {\Lambda}_b^0 $$ Λ b 0 → D * + pπ−π− are observed in data corresponding to an integrated luminosity of 3 fb − 1 , collected in proton-proton collisions at centre-of-mass energies of 7 and 8 TeV by the LHCb detector. Using the decay $$ {\Lambda}_b^0 $$ Λ b 0 → $$ {\Lambda}_c^{+} $$ Λ c + π + π − π − as a normalisation channel, the ratio of branching fractions is measured to be $$ \frac{\mathcal{B}\left({\Lambda}_b^0\to {D}^{+}p{\pi}^{-}{\pi}^{-}\right)}{\mathcal{B}\left({\Lambda}_b^0\to {\Lambda}_c^0{\pi}^{+}{\pi}^{-}{\pi}^{-}\right)}\times \frac{\mathcal{B}\left({D}^{+}\to {K}^{-}{\pi}^{+}{\pi}^{+}\right)}{\mathcal{B}\left({\Lambda}_c^0\to {pK}^{-}{\pi}^{-}\right)}=\left(5.35\pm 0.21\pm 0.16\right)\%, $$ B Λ b 0 → D + p π − π − B Λ b 0 → Λ c 0 π + π − π − × B D + → K − π + π + B Λ c 0 → pK − π − = 5.35 ± 0.21 ± 0.16 % , where the first uncertainty is statistical and the second systematic. The ratio of branching fractions for the $$ {\Lambda}_b^0 $$ Λ b 0 → D *+ pπ − π − and $$ {\Lambda}_b^0 $$ Λ b 0 → D + pπ − π −more »decays is found to be $$ \frac{\mathcal{B}\left({\Lambda}_b^0\to {D}^{\ast +}p{\pi}^{-}{\pi}^{-}\right)}{\mathcal{B}\left({\Lambda}_b^0\to {D}^{+}p{\pi}^{-}{\pi}^{-}\right)}\times \left(\mathcal{B}\left({D}^{\ast +}\to {D}^{+}{\pi}^0\right)+\mathcal{B}\left({D}^{\ast +}\to {D}^{+}\gamma \right)\right)=\left(61.3\pm 4.3\pm 4.0\right)\%. $$ B Λ b 0 → D ∗ + p π − π − B Λ b 0 → D + p π − π − × B D ∗ + → D + π 0 + B D ∗ + → D + γ = 61.3 ± 4.3 ± 4.0 % .« less
  2. A bstract The p T -differential production cross sections of prompt and non-prompt (produced in beauty-hadron decays) D mesons were measured by the ALICE experiment at midrapidity ( | y | < 0 . 5) in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ s = 5 . 02 TeV. The data sample used in the analysis corresponds to an integrated luminosity of (19 . 3 ± 0 . 4) nb − 1 . D mesons were reconstructed from their decays D 0 → K − π + , D + → K − π + π + , and $$ {\mathrm{D}}_{\mathrm{s}}^{+}\to \upphi {\uppi}^{+}\to {\mathrm{K}}^{-}{\mathrm{K}}^{+}{\uppi}^{+} $$ D s + → ϕ π + → K − K + π + and their charge conjugates. Compared to previous measurements in the same rapidity region, the cross sections of prompt D + and $$ {\mathrm{D}}_{\mathrm{s}}^{+} $$ D s + mesons have an extended p T coverage and total uncertainties reduced by a factor ranging from 1.05 to 1.6, depending on p T , allowing for a more precise determination of their p T -integrated cross sections. The results are well described by perturbative QCD calculations. The fragmentation fraction of heavy quarks to strange mesonsmore »divided by the one to non-strange mesons, f s / ( f u + f d ), is compatible for charm and beauty quarks and with previous measurements at different centre-of-mass energies and collision systems. The $$ \mathrm{b}\overline{\mathrm{b}} $$ b b ¯ production cross section per rapidity unit at midrapidity, estimated from non-prompt D-meson measurements, is $$ \mathrm{d}{\sigma}_{\mathrm{b}\overline{\mathrm{b}}}/\mathrm{d}y\left|{}_{\left|\mathrm{y}\right|<0.5}=34.5\pm 2.4{\left(\mathrm{stat}\right)}_{-2.9}^{+4.7}\left(\mathrm{tot}.\mathrm{syst}\right)\right. $$ d σ b b ¯ / d y y < 0.5 = 34.5 ± 2.4 stat − 2.9 + 4.7 tot . syst μb. It is compatible with previous measurements at the same centre-of-mass energy and with the cross section pre- dicted by perturbative QCD calculations.« less
  3. A bstract Measurements of CP observables in B ± → D (*) K ± and B ± → D (*) π ± decays are presented, where D (∗) indicates a neutral D or D ∗ meson that is an admixture of meson and anti-meson states. Decays of the D (∗) meson to the Dπ 0 and Dγ final states are partially reconstructed without inclusion of the neutral pion or photon. Decays of the D meson are reconstructed in the K ± π ∓ , K + K − , and π + π − final states. The analysis uses a sample of charged B mesons produced in proton-proton collisions and collected with the LHCb experiment, corresponding to integrated luminosities of 2.0, 1.0, and 5.7 fb − 1 taken at centre-of-mass energies of 7, 8, and 13 TeV, respectively. The measurements of partially reconstructed B ± → D (*) K ± and B ± → D (∗) π ± with D → K ∓ π ± decays are the first of their kind, and a first observation of the B ± → $$ {\left(D{\pi}^0\right)}_{D^{\ast }}{\pi}^{\pm } $$ D π 0 D ∗ π ± decay is made with a significance ofmore »6.1 standard deviations. All CP observables are measured with world-best precision, and in combination with other LHCb results will provide strong constraints on the CKM angle γ .« less
  4. A bstract The Cabibbo-suppressed decay $$ {\Lambda}_{\mathrm{b}}^0 $$ Λ b 0 → χ c1 pπ − is observed for the first time using data from proton-proton collisions corresponding to an integrated luminosity of 6 fb − 1 , collected with the LHCb detector at a centre-of-mass energy of 13 TeV. Evidence for the $$ {\Lambda}_{\mathrm{b}}^0 $$ Λ b 0 → χ c2 pπ − decay is also found. Using the $$ {\Lambda}_{\mathrm{b}}^0 $$ Λ b 0 → χ c1 pK − decay as normalisation channel, the ratios of branching fractions are measured to be $$ {\displaystyle \begin{array}{c}\frac{\mathcal{B}\left({\Lambda}_{\mathrm{b}}^0\to {\upchi}_{\mathrm{c}1}{\mathrm{p}\uppi}^{-}\right)}{\mathcal{B}\left({\Lambda}_{\mathrm{b}}^0\to {\upchi}_{\mathrm{c}1}{\mathrm{p}\mathrm{K}}^{-}\right)}=\left(6.59\pm 1.01\pm 0.22\right)\times {10}^{-2},\\ {}\frac{\mathcal{B}\left({\Lambda}_{\mathrm{b}}^0\to {\upchi}_{\mathrm{c}2}{\mathrm{p}\uppi}^{-}\right)}{\mathcal{B}\left({\Lambda}_{\mathrm{b}}^0\to {\upchi}_{\mathrm{c}1}{\mathrm{p}\uppi}^{-}\right)}=0.95\pm 0.30\pm 0.04\pm 0.04,\\ {}\frac{\mathcal{B}\left({\Lambda}_{\mathrm{b}}^0\to {\upchi}_{\mathrm{c}2}{\mathrm{p}\mathrm{K}}^{-}\right)}{\mathcal{B}\left({\Lambda}_{\mathrm{b}}^0\to {\upchi}_{\mathrm{c}1}{\mathrm{p}\mathrm{K}}^{-}\right)}=1.06\pm 0.05\pm 0.04\pm 0.04,\end{array}} $$ B Λ b 0 → χ c 1 pπ − B Λ b 0 → χ c 1 pK − = 6.59 ± 1.01 ± 0.22 × 10 − 2 , B Λ b 0 → χ c 2 pπ − B Λ b 0 → χ c 1 pπ − = 0.95 ± 0.30 ± 0.04 ± 0.04 , B Λ b 0 → χ c 2 pK − B Λ b 0 → χ c 1 pK − = 1.06 ± 0.05 ±more »0.04 ± 0.04 , where the first uncertainty is statistical, the second is systematic and the third is due to the uncertainties in the branching fractions of χ c1 , 2 → J / ψγ decays.« less
  5. A bstract We measure the branching fractions and CP asymmetries for the singly Cabibbo-suppressed decays D 0 → π + π − η , D 0 → K + K − η , and D 0 → ϕη , using 980 fb − 1 of data from the Belle experiment at the KEKB e + e − collider. We obtain $$ {\displaystyle \begin{array}{c}\mathcal{B}\left({D}^0\to {\pi}^{+}{\pi}^{-}\eta \right)=\left[1.22\pm 0.02\left(\mathrm{stat}\right)\pm 0.02\left(\mathrm{syst}\right)\pm 0.03\left({\mathcal{B}}_{\mathrm{ref}}\right)\right]\times {10}^{-3},\\ {}\mathcal{B}\left({D}^0\to {K}^{+}{K}^{-}\eta \right)=\left[{1.80}_{-0.06}^{+0.07}\left(\mathrm{stat}\right)\pm 0.04\left(\mathrm{syst}\right)\pm 0.05\left({\mathcal{B}}_{\mathrm{ref}}\right)\right]\times {10}^{-4},\\ {}\mathcal{B}\left({D}^0\to \phi \eta \right)=\left[1.84\pm 0.09\left(\mathrm{stat}\right)\pm 0.06\left(\mathrm{syst}\right)\pm 0.05\left({\mathcal{B}}_{\mathrm{ref}}\right)\right]\times {10}^{-4},\end{array}} $$ B D 0 → π + π − η = 1.22 ± 0.02 stat ± 0.02 syst ± 0.03 B ref × 10 − 3 , B D 0 → K + K − η = 1.80 − 0.06 + 0.07 stat ± 0.04 syst ± 0.05 B ref × 10 − 4 , B D 0 → ϕη = 1.84 ± 0.09 stat ± 0.06 syst ± 0.05 B ref × 10 − 4 , where the third uncertainty ( $$ \mathcal{B} $$ B ref ) is from the uncertainty in the branching fraction of the reference mode D 0 → K − π + η . The color-suppressed decay D 0 → ϕη ismore »observed for the first time, with very high significance. The results for the CP asymmetries are $$ {\displaystyle \begin{array}{c}{A}_{CP}\left({D}^0\ {\pi}^{+}{\pi}^{-}\eta \right)=\left[0.9\pm 1.2\left(\mathrm{stat}\right)\pm 0.5\left(\mathrm{syst}\right)\right]\%,\\ {}{A}_{CP}\left({D}^0\to {K}^{+}{K}^{-}\eta \right)=\left[-1.4\pm 3.3\left(\mathrm{stat}\right)\pm 1.1\left(\mathrm{syst}\right)\right]\%,\\ {} ACP\ \left({D}^0\to \phi \eta \right)=\left[-1.9\pm 4.4\left(\mathrm{stat}\right)\pm 0.6\left(\mathrm{syst}\right)\right]\%.\end{array}} $$ A CP D 0 π + π − η = 0.9 ± 1.2 stat ± 0.5 syst % , A CP D 0 → K + K − η = − 1.4 ± 3.3 stat ± 1.1 syst % , ACP D 0 → ϕη = − 1.9 ± 4.4 stat ± 0.6 syst % . The results for D 0 → π + π − η are a significant improvement over previous results. The branching fraction and A CP results for D 0 → K + K − η , and the ACP result for D 0 → ϕη , are the first such measurements. No evidence for CP violation is found in any of these decays.« less