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This content will become publicly available on July 1, 2025

Title: Search for the $$ {B}_s^0 $$ → μ+μ−γ decay
A<sc>bstract</sc>

A search for the fully reconstructed$$ {B}_s^0 $$Bs0→ μ+μγdecay is performed at the LHCb experiment using proton-proton collisions at$$ \sqrt{s} $$s= 13 TeV corresponding to an integrated luminosity of 5.4 fb1. No significant signal is found and upper limits on the branching fraction in intervals of the dimuon mass are set$$ {\displaystyle \begin{array}{cc}\mathcal{B}\left({B}_s^0\to {\mu}^{+}{\mu}^{-}\gamma \right)<4.2\times {10}^{-8},& m\left({\mu}^{+}{\mu}^{-}\right)\in \left[2{m}_{\mu },1.70\right]\textrm{GeV}/{c}^2,\\ {}\mathcal{B}\left({B}_s^0\to {\mu}^{+}{\mu}^{-}\gamma \right)<7.7\times {10}^{-8},&\ m\left({\mu}^{+}{\mu}^{-}\right)\in \left[\textrm{1.70,2.88}\right]\textrm{GeV}/{c}^2,\\ {}\mathcal{B}\left({B}_s^0\to {\mu}^{+}{\mu}^{-}\gamma \right)<4.2\times {10}^{-8},& m\left({\mu}^{+}{\mu}^{-}\right)\in \left[3.92,{m}_{B_s^0}\right]\textrm{GeV}/{c}^2,\end{array}} $$BBs0μ+μγ<4.2×108,mμ+μ2mμ1.70GeV/c2,BBs0μ+μγ<7.7×108,mμ+μ1.70, 2.88GeV/c2,BBs0μ+μγ<4.2×108,mμ+μ3.92mBs0GeV/c2,

at 95% confidence level. Additionally, upper limits are set on the branching fraction in the [2mμ,1.70] GeV/c2dimuon mass region excluding the contribution from the intermediateϕ(1020) meson, and in the region combining all dimuon-mass intervals.

 
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Award ID(s):
2102879
NSF-PAR ID:
10529547
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Springer Link
Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2024
Issue:
7
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. A<sc>bstract</sc>

    Results are presented from a search for the Higgs boson decay HZγ, where Z→ ℓ+with= e or μ. The search is performed using a sample of proton-proton (pp) collision data at a center-of-mass energy of 13 TeV, recorded by the CMS experiment at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb1. Events are assigned to mutually exclusive categories, which exploit differences in both event topology and kinematics of distinct Higgs production mechanisms to enhance signal sensitivity. The signal strengthμ, defined as the product of the cross section and the branching fraction$$ \left[\sigma \left(\textrm{pp}\to \textrm{H}\right)\mathcal{B}\left(\textrm{H}\to \textrm{Z}\upgamma \right)\right] $$σppHBHrelative to the standard model prediction, is extracted from a simultaneous fit to the+γ invariant mass distributions in all categories and is measured to beμ= 2.4 ± 0.9 for a Higgs boson mass of 125.38 GeV. The statistical significance of the observed excess of events is 2.7 standard deviations. This measurement corresponds to$$ \left[\sigma \left(\textrm{pp}\to \textrm{H}\right)\mathcal{B}\left(\textrm{H}\to \textrm{Z}\upgamma \right)\right]=0.21\pm 0.08 $$σppHBH=0.21±0.08pb. The observed (expected) upper limit at 95% confidence level onμis 4.1 (1.8), where the expected limit is calculated under the background-only hypothesis. The ratio of branching fractions$$ \mathcal{B}\left(\textrm{H}\to \textrm{Z}\upgamma \right)/\mathcal{B}\left(\textrm{H}\to \upgamma \upgamma \right) $$BH/BHγγis measured to be$$ {1.5}_{-0.6}^{+0.7} $$1.50.6+0.7, which agrees with the standard model prediction of 0.69 ± 0.04 at the 1.5 standard deviation level.

     
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  2. A<sc>bstract</sc>

    We report the first measurement of the inclusivee+e$$ b\overline{b} $$bb¯$$ {D}_s^{\pm } $$Ds±Xande+e$$ b\overline{b} $$bb¯→ D0/$$ {\overline{D}}^0 $$D¯0Xcross sections in the energy range from 10.63 to 11.02 GeV. Based on these results, we determineσ(e+e$$ {B}_s^0{\overline{B}}_s^0 $$Bs0B¯s0X) andσ(e+e$$ B\overline{B} $$BB¯X) in the same energy range. We measure the fraction of$$ {B}_s^0 $$Bs0events at Υ(10860) to befs= ($$ {22.0}_{-2.1}^{+2.0} $$22.02.1+2.0)%. We determine also the ratio of the$$ {B}_s^0 $$Bs0inclusive branching fractions$$ \mathcal{B} $$B($$ {B}_s^0 $$Bs0→ D0/$$ {\overline{D}}^0 $$D¯0X)/$$ \mathcal{B} $$B($$ {B}_s^0 $$Bs0$$ {D}_s^{\pm } $$Ds±X) = 0.416 ± 0.018 ± 0.092. The results are obtained using the data collected with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energye+ecollider.

     
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  3. Abstract

    We report on a measurement of Spin Density Matrix Elements (SDMEs) in hard exclusive$$\rho ^0$$ρ0meson muoproduction at COMPASS using 160 GeV/cpolarised$$ \mu ^{+}$$μ+and$$ \mu ^{-}$$μ-beams impinging on a liquid hydrogen target. The measurement covers the kinematic range 5.0 GeV/$$c^2$$c2$$< W<$$<W<17.0 GeV/$$c^2$$c2, 1.0 (GeV/c)$$^2$$2$$< Q^2<$$<Q2<10.0 (GeV/c)$$^2$$2and 0.01 (GeV/c)$$^2$$2$$< p_{\textrm{T}}^2<$$<pT2<0.5 (GeV/c)$$^2$$2. Here,Wdenotes the mass of the final hadronic system,$$Q^2$$Q2the virtuality of the exchanged photon, and$$p_{\textrm{T}}$$pTthe transverse momentum of the$$\rho ^0$$ρ0meson with respect to the virtual-photon direction. The measured non-zero SDMEs for the transitions of transversely polarised virtual photons to longitudinally polarised vector mesons ($$\gamma ^*_T \rightarrow V^{ }_L$$γTVL) indicate a violation ofs-channel helicity conservation. Additionally, we observe a dominant contribution of natural-parity-exchange transitions and a very small contribution of unnatural-parity-exchange transitions, which is compatible with zero within experimental uncertainties. The results provide important input for modelling Generalised Parton Distributions (GPDs). In particular, they may allow one to evaluate in a model-dependent way the role of parton helicity-flip GPDs in exclusive$$\rho ^0$$ρ0production.

     
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  4. Abstract

    The electricE1 and magneticM1 dipole responses of the$$N=Z$$N=Znucleus$$^{24}$$24Mg were investigated in an inelastic photon scattering experiment. The 13.0 MeV electrons, which were used to produce the unpolarised bremsstrahlung in the entrance channel of the$$^{24}$$24Mg($$\gamma ,\gamma ^{\prime }$$γ,γ) reaction, were delivered by the ELBE accelerator of the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. The collimated bremsstrahlung photons excited one$$J^{\pi }=1^-$$Jπ=1-, four$$J^{\pi }=1^+$$Jπ=1+, and six$$J^{\pi }=2^+$$Jπ=2+states in$$^{24}$$24Mg. De-excitation$$\gamma $$γrays were detected using the four high-purity germanium detectors of the$$\gamma $$γELBE setup, which is dedicated to nuclear resonance fluorescence experiments. In the energy region up to 13.0 MeV a total$$B(M1)\uparrow = 2.7(3)~\mu _N^2$$B(M1)=2.7(3)μN2is observed, but this$$N=Z$$N=Znucleus exhibits only marginalE1 strength of less than$$\sum B(E1)\uparrow \le 0.61 \times 10^{-3}$$B(E1)0.61×10-3 e$$^2 \, $$2fm$$^2$$2. The$$B(\varPi 1, 1^{\pi }_i \rightarrow 2^+_1)/B(\varPi 1, 1^{\pi }_i \rightarrow 0^+_{gs})$$B(Π1,1iπ21+)/B(Π1,1iπ0gs+)branching ratios in combination with the expected results from the Alaga rules demonstrate thatKis a good approximative quantum number for$$^{24}$$24Mg. The use of the known$$\rho ^2(E0, 0^+_2 \rightarrow 0^+_{gs})$$ρ2(E0,02+0gs+)strength and the measured$$B(M1, 1^+ \rightarrow 0^+_2)/B(M1, 1^+ \rightarrow 0^+_{gs})$$B(M1,1+02+)/B(M1,1+0gs+)branching ratio of the 10.712 MeV$$1^+$$1+level allows, in a two-state mixing model, an extraction of the difference$$\varDelta \beta _2^2$$Δβ22between the prolate ground-state structure and shape-coexisting superdeformed structure built upon the 6432-keV$$0^+_2$$02+level.

     
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  5. A<sc>bstract</sc>

    We present a search for the lepton-flavor-violating decays$$ {B}_s^0 $$Bs0τ±, where=e, μ, using the full data sample of 121 fb1collected at the Υ(5S) resonance with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energye+ecollider. We use$$ {B}_s^0{\overline{B}}_s^0 $$Bs0B¯s0events in which one$$ {B}_s^0 $$Bs0meson is reconstructed in a semileptonic decay mode and the other in the signal mode. We find no evidence for$$ {B}_s^0 $$Bs0→ ℓτ±decays and set upper limits on their branching fractions at 90% confidence level as$$ \mathcal{B} $$B($$ {B}_s^0 $$Bs0→ eτ±)<14×104and$$ \mathcal{B} $$B($$ {B}_s^0 $$Bs0→ μτ±)<7.3×104. Our result represents the first upper limit on the$$ {B}_s^0 $$Bs0→ eτ±decay rate.

     
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