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Title: Search for $$B_{(s)}^{*0}\rightarrow \mu ^+\mu ^-$$ in $$B_c^+\rightarrow \pi ^+\mu ^+\mu ^-$$ decays
Abstract A search for the very rare$$B^{*0}\rightarrow \mu ^+\mu ^-$$ B ∗0 →μ+μ- and$$B_{s}^{*0}\rightarrow \mu ^+\mu ^-$$ Bs ∗0 →μ+μ- decays is conducted by analysing the$$B_c^+\rightarrow \pi ^+\mu ^+\mu ^-$$ Bc+→π+μ+μ- process. The analysis uses proton-proton collision data collected with the LHCb detector between 2011 and 2018, corresponding to an integrated luminosity of 9$$\text {\,fb}^{-1}$$ \,fb-1 . The signal signatures correspond to simultaneous peaks in the$$\mu ^+\mu ^-$$ μ+μ- and$$\pi ^+\mu ^+\mu ^-$$ π+μ+μ- invariant masses. No evidence for an excess of events over background is observed for either signal decay mode. Upper limits at the$$90\%$$ 90% confidence level are set on the branching fractions relative to that for$$B_c^+\rightarrow J\hspace{-1.66656pt}/\hspace{-1.111pt}\psi \pi ^+$$ Bc+→J/ψπ+ decays,$$\begin{aligned} \mathcal{R}_{B^{*0}(\mu ^+\mu ^-)\pi ^+/J\hspace{-1.66656pt}/\hspace{-1.111pt}\psi \pi ^+}&< 3.8\times 10^{-5}\ \text { and }\\ \mathcal{R}_{B_{s}^{*0}(\mu ^+\mu ^-)\pi ^+/J\hspace{-1.66656pt}/\hspace{-1.111pt}\psi \pi ^+}&< 5.0\times 10^{-5}. \end{aligned}$$ R B ∗0 (μ+μ-)π+/J/ψπ+ <3.8×10-5and R Bs ∗0 (μ+μ-)π+/J/ψπ+ <5.0×10-5.   more » « less
Award ID(s):
2411639
PAR ID:
10615040
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
springer
Date Published:
Journal Name:
The European Physical Journal C
Volume:
85
Issue:
1
ISSN:
1434-6052
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, The European Physical Journal C)
    Abstract The first observation of the$${{{{\varXi } ^0_{b}} \!\rightarrow {{J \hspace{-1.66656pt}/\hspace{-1.111pt}\psi }} {{\varXi } ^-} {{\pi } ^+} }}$$ Ξb0 → J/ψ Ξ-π+ decay and the most precise measurement of the branching fraction of the$${{{\varLambda } ^0_{b}} \!\rightarrow {{J \hspace{-1.66656pt}/\hspace{-1.111pt}\psi }} {{\varXi } ^-} {{K} ^+} }$$ Λb0 → J/ψ Ξ-K+ decay are reported, using proton-proton collision data from the LHCb experiment collected in 2016–2018 at a centre-of-mass energy of 13$$\text {\,Te\hspace{-1.00006pt}V}$$ \,TeV , corresponding to an integrated luminosity of 5.4$$\text {\,fb} ^{-1}$$ \,fb-1 . Using the$${{{{\varLambda } ^0_{b}} \!\rightarrow {{J \hspace{-1.66656pt}/\hspace{-1.111pt}\psi }} {\varLambda } }}$$ Λb0 → J/ψ Λ and$${{{{\varXi } ^-_{b}} \!\rightarrow {{J \hspace{-1.66656pt}/\hspace{-1.111pt}\psi }} {{\varXi } ^-} }}$$ Ξb- → J/ψ Ξ- decays as normalisation channels, the ratios of branching fractions are measured to be$$\begin{aligned} {\frac{{{\mathcal {B}}}({{{\varLambda } ^0_{b}} \!\rightarrow {{J \hspace{-1.66656pt}/\hspace{-1.111pt}\psi }} {{\varXi } ^-} {{K} ^+} })}{{{\mathcal {B}}}({{{{\varLambda } ^0_{b}} \!\rightarrow {{J \hspace{-1.66656pt}/\hspace{-1.111pt}\psi }} {\varLambda } }})}}&= (1.17 \pm 0.14 \pm 0.08)\times 10^{-2} \, ,\\ {\frac{{{\mathcal {B}}}({{{{\varXi } ^0_{b}} \!\rightarrow {{J \hspace{-1.66656pt}/\hspace{-1.111pt}\psi }} {{\varXi } ^-} {{\pi } ^+} }})}{{{\mathcal {B}}}({{{{\varXi } ^-_{b}} \!\rightarrow {{J \hspace{-1.66656pt}/\hspace{-1.111pt}\psi }} {{\varXi } ^-} }})}}&= (11.9 \pm 1.4 \pm 0.6)\times 10^{-2}\, , \end{aligned}$$ B( Λb0 → J/ψ Ξ-K+ ) B( Λb0 → J/ψ Λ ) =(1.17±0.14±0.08)×10-2, B( Ξb0 → J/ψ Ξ-π+ ) B( Ξb- → J/ψ Ξ- ) =(11.9±1.4±0.6)×10-2, where the first uncertainty is statistical and the second systematic. 
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  2. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, The European Physical Journal C)
    Abstract An amplitude analysis of the$${{{B} ^0} \!\rightarrow {\eta _{c}} (1S) {{K} ^+} {{\pi } ^-}} $$ B0→ηc(1S)K+π- decays with$${\eta _{c}} (1S) \rightarrow {p} {\overline{{p}}} $$ ηc(1S)→pp¯ is performed using a sample corresponding to an integrated luminosity of 9$$\,\text {fb} ^{-1}$$ fb-1 of$$p $$ p $$p $$ p collision data collected by the LHCb detector at centre-of-mass energies of$$\sqrt{s}$$ s = 7, 8 and 13$$\,\text {Te\hspace{-1.00006pt}V}$$ TeV . The data are described with a model including only intermediate contributions from known$${K} ^{*0}$$ K ∗0 resonances. Evidence for an exotic resonance in the$${\eta _{c}} (1S) {{\pi } ^-} $$ ηc(1S)π- system, reported in a previous analysis of this decay channel, is not confirmed. The inclusive branching fraction of the$${{B} ^0} \rightarrow {\eta _{c}} (1S) {{K} ^+} {{\pi } ^-} $$ B0→ηc(1S)K+π- decays is measured to be$$\begin{aligned}&\mathcal {B}({{B} ^0} \rightarrow {\eta _{c}} (1S) {{K} ^+} {{\pi } ^-}) \\&\quad = (5.82 \pm 0.20 \pm 0.23 \pm 0.55) \times 10^{-4}, \end{aligned}$$ B(B0→ηc(1S)K+π-) =(5.82±0.20±0.23±0.55)×10-4, where the first uncertainty is statistical, the second systematic, and the third arises from the limited knowledge of external branching fractions. 
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  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> A search for the fully reconstructed$$ {B}_s^0 $$ Bs0 → μ+μ−γdecay is performed at the LHCb experiment using proton-proton collisions at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV corresponding to an integrated luminosity of 5.4 fb−1. No significant signal is found and upper limits on the branching fraction in intervals of the dimuon mass are set$$ {\displaystyle \begin{array}{cc}\mathcal{B}\left({B}_s^0\to {\mu}^{+}{\mu}^{-}\gamma \right)<4.2\times {10}^{-8},& m\left({\mu}^{+}{\mu}^{-}\right)\in \left[2{m}_{\mu },1.70\right]\textrm{GeV}/{c}^2,\\ {}\mathcal{B}\left({B}_s^0\to {\mu}^{+}{\mu}^{-}\gamma \right)<7.7\times {10}^{-8},&\ m\left({\mu}^{+}{\mu}^{-}\right)\in \left[\textrm{1.70,2.88}\right]\textrm{GeV}/{c}^2,\\ {}\mathcal{B}\left({B}_s^0\to {\mu}^{+}{\mu}^{-}\gamma \right)<4.2\times {10}^{-8},& m\left({\mu}^{+}{\mu}^{-}\right)\in \left[3.92,{m}_{B_s^0}\right]\textrm{GeV}/{c}^2,\end{array}} $$ B Bs0→μ+μ−γ <4.2×10−8, m μ+μ− ∈ 2mμ 1.70 GeV/c2, B Bs0→μ+μ−γ <7.7×10−8, m μ+μ− ∈1.70, 2.88GeV/c2, B Bs0→μ+μ−γ <4.2×10−8, m μ+μ− ∈ 3.92 mBs0 GeV/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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  4. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, The European Physical Journal C)
    Abstract This paper presents the first measurement of$$\psi {(2S)}$$ ψ(2S) and$$\chi _{c1}(3872)$$ χc1 (3872) meson production within fully reconstructed jets. Each quarkonium state (tag) is reconstructed via its decay to the$${{J \hspace{-1.66656pt}/\hspace{-1.111pt}\psi }} $$ J/ψ ($$\rightarrow $$ → $$\mu ^+\mu ^-$$ μ+μ- )$$\pi ^+\pi ^-$$ π+π- final state in the forward region using proton-proton collision data collected by the LHCb experiment at the center-of-mass-energy of$$13\text {TeV} $$ 13TeV in 2016, corresponding to an integrated luminosity of$$1.64\,\text {\,fb} ^{-1} $$ 1.64\,fb-1 . The fragmentation function, presented as the ratio of the quarkonium-tag transverse momentum to the full jet transverse momentum ($$p_{\textrm{T}} (\text {tag})/p_{\textrm{T}} (\text {jet})$$ pT(tag)/pT(jet) ), is measured differentially in$$p_{\textrm{T}} (\text {jet})$$ pT(jet) and$$p_{\textrm{T}} (\text {tag})$$ pT(tag) bins. The distributions are separated into promptly produced quarkonia from proton-proton collisions and quarkonia produced from displacedb-hadron decays. While the displaced quarkonia fragmentation functions are in general well described by parton-shower predictions, the prompt quarkonium distributions differ significantly from fixed-order non-relativistic QCD (NRQCD) predictions followed by a QCD parton shower. 
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  5. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> Using data samples of 983.0 fb−1and 427.9 fb−1accumulated with the Belle and Belle II detectors operating at the KEKB and SuperKEKB asymmetric-energye+e−colliders, singly Cabibbo-suppressed decays$$ {\Xi}_c^{+}\to p{K}_S^0 $$ Ξc+→pKS0 ,$$ {\Xi}_c^{+}\to \Lambda {\pi}^{+} $$ Ξc+→Λπ+ , and$$ {\Xi}_c^{+}\to {\Sigma}^0{\pi}^{+} $$ Ξc+→Σ0π+ are observed for the first time. The ratios of branching fractions of$$ {\Xi}_c^{+}\to p{K}_S^0 $$ Ξc+→pKS0 ,$$ {\Xi}_c^{+}\to \Lambda {\pi}^{+} $$ Ξc+→Λπ+ , and$$ {\Xi}_c^{+}\to {\Sigma}^0{\pi}^{+} $$ Ξc+→Σ0π+ relative to that of$$ {\Xi}_c^{+}\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}{\pi}^{+} $$ Ξc+→Ξ−π+π+ are measured to be$$ {\displaystyle \begin{array}{c}\frac{\mathcal{B}\left({\Xi}_c^{+}\to p{K}_S^0\right)}{\mathcal{B}\left({\Xi}_c^{+}\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}{\pi}^{+}\right)}=\left(2.47\pm 0.16\pm 0.07\right)\%,\\ {}\frac{\mathcal{B}\left({\Xi}_c^{+}\to \Lambda {\pi}^{+}\right)}{\mathcal{B}\left({\Xi}_c^{+}\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}{\pi}^{+}\right)}=\left(1.56\pm 0.14\pm 0.09\right)\%,\\ {}\frac{\mathcal{B}\left({\Xi}_c^{+}\to {\Sigma}^0{\pi}^{+}\right)}{\mathcal{B}\left({\Xi}_c^{+}\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}{\pi}^{+}\right)}=\left(4.13\pm 0.26\pm 0.22\right)\%.\end{array}} $$ B Ξc+→pKS0 B Ξc+→Ξ−π+π+ = 2.47±0.16±0.07 %, B Ξc+→Λπ+ B Ξc+→Ξ−π+π+ = 1.56±0.14±0.09 %, B Ξc+→Σ0π+ B Ξc+→Ξ−π+π+ = 4.13±0.26±0.22 %. Multiplying these values by the branching fraction of the normalization channel,$$ \mathcal{B}\left({\Xi}_c^{+}\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}{\pi}^{+}\right)=\left(2.9\pm 1.3\right)\% $$ B Ξc+→Ξ−π+π+ = 2.9±1.3 % , the absolute branching fractions are determined to be$$ {\displaystyle \begin{array}{c}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^{+}\to p{K}_S^0\right)=\left(7.16\pm 0.46\pm 0.20\pm 3.21\right)\times {10}^{-4},\\ {}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^{+}\to \Lambda {\pi}^{+}\right)=\left(4.52\pm 0.41\pm 0.26\pm 2.03\right)\times {10}^{-4},\\ {}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^{+}\to {\Sigma}^0{\pi}^{+}\right)=\left(1.20\pm 0.08\pm 0.07\pm 0.54\right)\times {10}^{-3}.\end{array}} $$ B Ξc+→pKS0 = 7.16±0.46±0.20±3.21 ×10−4, B Ξc+→Λπ+ = 4.52±0.41±0.26±2.03 ×10−4, B Ξc+→Σ0π+ = 1.20±0.08±0.07±0.54 ×10−3. The first and second uncertainties above are statistical and systematic, respectively, while the third ones arise from the uncertainty in$$ \mathcal{B}\left({\Xi}_c^{+}\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}{\pi}^{+}\right) $$ B Ξc+→Ξ−π+π+ . 
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