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Title: Test of Lepton Flavor Universality with Bs0→ϕℓ+ℓ− Decays
Lepton flavor universality in rare b s transitions is tested for the first time using B s 0 meson decays. The measurements are performed using p p collision data collected by the LHCb experiment between 2011 and 2018, corresponding to a total integrated luminosity of 9 fb 1 . Branching fraction ratios between the B s 0 ϕ e + e and B s 0 ϕ μ + μ decays are measured in three regions of dilepton mass squared, q 2 , with 0.1 < q 2 < 1.1 , 1.1 < q 2 < 6.0 , and 15 < q 2 < 19 GeV 2 / c 4 . The results agree with the standard model expectation of lepton flavor universality. © 2025 CERN, for the LHCb Collaboration2025CERN  more » « less
Award ID(s):
2411639 1803004 2310073
PAR ID:
10615049
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
aps
Date Published:
Journal Name:
Physical Review Letters
Volume:
134
Issue:
12
ISSN:
0031-9007
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. The first test of lepton flavor universality between muons and electrons using B + K + π + π + ( = e , μ ) decays is presented. The measurement is performed with data from proton-proton collisions collected by the LHCb experiment at center-of-mass energies of 7, 8, and 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 9 fb 1 . The ratio of branching fractions between B + K + π + π e + e and B + K + π + π μ + μ decays is measured in the dilepton invariant-mass-squared range 1.1 < q 2 < 7.0 GeV 2 / c 4 and is found to be R K π π 1 = 1.3 1 0.17 + 0.18 ( stat ) 0.09 + 0.12 ( syst ) , in agreement with the standard model prediction. The first observation of the B + K + π + π e + e decay is also reported. © 2025 CERN, for the LHCb Collaboration2025CERN 
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  2. A study of Λ b 0 and Ξ b 0 decays to Λ h + h ( h ( ) = π , K ) is performed using p p collision data collected by the LHCb experiment during LHC Runs 1–2, corresponding to an integrated luminosity of 9 fb 1 . The branching fractions for these decays are measured using the Λ b 0 Λ c + ( Λ π + ) π decay as a control channel. The decays Λ b 0 Λ π + π and Ξ b 0 Λ K π + are observed for the first time. For decay modes with sufficient signal yields, C P asymmetries are measured in the full and localized regions of the final-state phase space. Evidence is found for C P violation in the Λ b 0 Λ K + K decay, interpreted as originating primarily from an asymmetric Λ b 0 N * + K decay amplitude. The measured C P asymmetries for other decays are compatible with zero. © 2025 CERN, for the LHCb Collaboration2025CERN 
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  3. A search for C P violation in Λ b 0 p K and Λ b 0 p π decays is presented using the full Run 1 and Run 2 data samples of p p collisions collected with the LHCb detector, corresponding to an integrated luminosity of 9 fb 1 at center-of-mass energies of 7, 8, and 13 TeV. For the Run 2 data sample, the C P -violating asymmetries are measured to be A C P p K = ( 1.4 ± 0.7 ± 0.4 ) % and A C P p π = ( 0.4 ± 0.9 ± 0.4 ) % , where the first uncertainty is statistical and the second is systematic. Following significant improvements in the evaluation of systematic uncertainties compared to the previous LHCb measurement, the Run 1 dataset is reanalyzed to update the corresponding results. When combining the Run 2 and updated Run 1 measurements, the final results are found to be A C P p K = ( 1.1 ± 0.7 ± 0.4 ) % and A C P p π = ( 0.2 ± 0.8 ± 0.4 ) % , constituting the most precise measurements of these asymmetries to date. © 2025 CERN, for the LHCb Collaboration2025CERN 
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  4. A comprehensive study of the angular distributions in the bottom-baryon decays Λ b 0 Λ c + h ( h = π , K ) , followed by Λ c + Λ h + with Λ p π or Λ c + p K S 0 decays, is performed using a data sample of proton-proton collisions corresponding to an integrated luminosity of 9 fb 1 collected by the LHCb experiment at center-of-mass energies of 7, 8, and 13 TeV. The decay parameters and the associated charge-parity ( C P ) asymmetries are measured, with no significant C P violation observed. For the first time, the Λ b 0 Λ c + h decay parameters are measured. The most precise measurements of the decay parameters α , β , and γ are obtained for Λ c + decays and an independent measurement of the decay parameters for the strange-baryon Λ decay is provided. The results deepen our understanding of weak decay dynamics in baryon decays. © 2024 CERN, for the LHCb Collaboration2024CERN 
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