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Title: Search for the $$ {B}_c^{+} $$ → χc1(3872)π+ decay
A<sc>bstract</sc> A search for the decay$$ {B}_c^{+} $$ B c + → χc1(3872)π+is reported using proton-proton collision data collected with the LHCb detector between 2011 and 2018 at centre-of-mass energies of 7, 8, and 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 9 fb−1. No significant signal is observed. Using the decay$$ {B}_c^{+} $$ B c + →ψ(2S)π+as a normalisation channel, an upper limit for the ratio of branching fractions$$ {\mathcal{R}}_{\psi (2S)}^{\chi_{c1}(3872)}=\frac{{\mathcal{B}}_{B_c^{+}\to {\chi}_{c1}(3872){\pi}^{+}}}{{\mathcal{B}}_{B_c^{+}\to \psi (2S){\pi}^{+}}}\times \frac{{\mathcal{B}}_{\chi_{c1}(3872)\to J/\psi {\pi}^{+}{\pi}^{-}}}{{\mathcal{B}}_{\psi (2S)\to J/\psi {\pi}^{+}{\pi}^{-}}}<0.05(0.06), $$ R ψ 2 S χ c 1 3872 = B B c + χ c 1 3872 π + B B c + ψ 2 S π + × B χ c 1 3872 J / ψ π + π B ψ 2 S J / ψ π + π < 0.05 0.06 , is set at the 90 (95)% confidence level.  more » « less
Award ID(s):
2411639 1803004
PAR ID:
10615061
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
sissa
Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2025
Issue:
6
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. 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+ecolliders, singly Cabibbo-suppressed decays$$ {\Xi}_c^{+}\to p{K}_S^0 $$ Ξ c + p K S 0 ,$$ {\Xi}_c^{+}\to \Lambda {\pi}^{+} $$ Ξ c + Λ π + , and$$ {\Xi}_c^{+}\to {\Sigma}^0{\pi}^{+} $$ Ξ c + Σ 0 π + are observed for the first time. The ratios of branching fractions of$$ {\Xi}_c^{+}\to p{K}_S^0 $$ Ξ c + p K S 0 ,$$ {\Xi}_c^{+}\to \Lambda {\pi}^{+} $$ Ξ c + Λ π + , and$$ {\Xi}_c^{+}\to {\Sigma}^0{\pi}^{+} $$ Ξ c + Σ 0 π + relative to that of$$ {\Xi}_c^{+}\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}{\pi}^{+} $$ Ξ c + 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 Ξ c + p K S 0 B Ξ c + Ξ π + π + = 2.47 ± 0.16 ± 0.07 % , B Ξ c + Λ π + B Ξ c + Ξ π + π + = 1.56 ± 0.14 ± 0.09 % , B Ξ c + Σ 0 π + B Ξ c + 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 Ξ c + 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 Ξ c + p K S 0 = 7.16 ± 0.46 ± 0.20 ± 3.21 × 10 4 , B Ξ c + Λ π + = 4.52 ± 0.41 ± 0.26 ± 2.03 × 10 4 , B Ξ c + Σ 0 π + = 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 Ξ c + Ξ π + π +
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  2. A<sc>bstract</sc> We develop Standard Model Effective Field Theory (SMEFT) predictions ofσ($$ \mathcal{GG} $$ GG →h), Γ(h→$$ \mathcal{GG} $$ GG ), Γ(h→$$ \mathcal{AA} $$ AA ) to incorporate full two loop Standard Model results at the amplitude level, in conjunction with dimension eight SMEFT corrections. We simultaneously report consistent Γ(h→$$ \overline{\Psi}\Psi $$ Ψ ¯ Ψ ) results including leading QCD corrections and dimension eight SMEFT corrections. This extends the predictions of the former processes Γ, σto a full set of corrections at$$ \mathcal{O}\left({\overline{v}}_T^2/{\varLambda}^2{\left(16{\pi}^2\right)}^2\right) $$ O v ¯ T 2 / Λ 2 16 π 2 2 and$$ \mathcal{O}\left({\overline{v}}_T^4/{\Lambda}^4\right) $$ O v ¯ T 4 / Λ 4 , where$$ {\overline{v}}_T $$ v ¯ T is the electroweak scale vacuum expectation value and Λ is the cut off scale of the SMEFT. Throughout, cross consistency between the operator and loop expansions is maintained by the use of the geometric SMEFT formalism. For Γ(h→$$ \overline{\Psi}\Psi $$ Ψ ¯ Ψ ), we include results at$$ \mathcal{O}\left({\overline{v}}_T^2/{\Lambda}^2\left(16{\pi}^2\right)\right) $$ O v ¯ T 2 / Λ 2 16 π 2 in the limit where subleadingmΨ→ 0 corrections are neglected. We clarify how gauge invariant SMEFT renormalization counterterms combine with the Standard Model counter terms in higher order SMEFT calculations when the Background Field Method is used. We also update the prediction of the total Higgs width in the SMEFT to consistently include some of these higher order perturbative effects. 
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  3. Abstract This paper presents the first measurement of$$\psi {(2S)}$$ ψ ( 2 S ) and$$\chi _{c1}(3872)$$ χ c 1 ( 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$$13\text {TeV} $$ 13 TeV 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 ($$p_{\textrm{T}} (\text {tag})/p_{\textrm{T}} (\text {jet})$$ p T ( tag ) / p T ( jet ) ), is measured differentially in$$p_{\textrm{T}} (\text {jet})$$ p T ( jet ) and$$p_{\textrm{T}} (\text {tag})$$ p T ( 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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  4. A<sc>bstract</sc> We present a study of$$ {\Xi}_c^0\to {\Xi}^0{\pi}^0 $$ Ξ c 0 Ξ 0 π 0 ,$$ {\Xi}_c^0\to {\Xi}^0\eta $$ Ξ c 0 Ξ 0 η , and$$ {\Xi}_c^0\to {\Xi}^0{\eta}^{\prime } $$ Ξ c 0 Ξ 0 η decays using the Belle and Belle II data samples, which have integrated luminosities of 980 fb−1and 426 fb−1, respectively. We measure the following relative branching fractions$$ {\displaystyle \begin{array}{c}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^0{\pi}^0\right)/\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}\right)=0.48\pm 0.02\left(\textrm{stat}\right)\pm 0.03\left(\textrm{syst}\right),\\ {}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^0\eta \right)/\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}\right)=0.11\pm 0.01\left(\textrm{stat}\right)\pm 0.01\left(\textrm{syst}\right),\\ {}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^0{\eta}^{\prime}\right)/\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}\right)=0.08\pm 0.02\left(\textrm{stat}\right)\pm 0.01\left(\textrm{syst}\right)\end{array}} $$ B Ξ c 0 Ξ 0 π 0 / B Ξ c 0 Ξ π + = 0.48 ± 0.02 stat ± 0.03 syst , B Ξ c 0 Ξ 0 η / B Ξ c 0 Ξ π + = 0.11 ± 0.01 stat ± 0.01 syst , B Ξ c 0 Ξ 0 η / B Ξ c 0 Ξ π + = 0.08 ± 0.02 stat ± 0.01 syst for the first time, where the uncertainties are statistical (stat) and systematic (syst). By multiplying by the branching fraction of the normalization mode,$$ \mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}\right) $$ B Ξ c 0 Ξ π + , we obtain the following absolute branching fraction results$$ {\displaystyle \begin{array}{c}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^0{\pi}^0\right)=\left(6.9\pm 0.3\left(\textrm{stat}\right)\pm 0.5\left(\textrm{syst}\right)\pm 1.3\left(\operatorname{norm}\right)\right)\times {10}^{-3},\\ {}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^0\eta \right)=\left(1.6\pm 0.2\left(\textrm{stat}\right)\pm 0.2\left(\textrm{syst}\right)\pm 0.3\left(\operatorname{norm}\right)\right)\times {10}^{-3},\\ {}\mathcal{B}\left({\varXi}_c^0\to {\Xi}^0{\eta}^{\prime}\right)=\left(1.2\pm 0.3\left(\textrm{stat}\right)\pm 0.1\left(\textrm{syst}\right)\pm 0.2\left(\operatorname{norm}\right)\right)\times {10}^{-3},\end{array}} $$ B Ξ c 0 Ξ 0 π 0 = 6.9 ± 0.3 stat ± 0.5 syst ± 1.3 norm × 10 3 , B Ξ c 0 Ξ 0 η = 1.6 ± 0.2 stat ± 0.2 syst ± 0.3 norm × 10 3 , B Ξ c 0 Ξ 0 η = 1.2 ± 0.3 stat ± 0.1 syst ± 0.2 norm × 10 3 , where the third uncertainties are from$$ \mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}\right) $$ B Ξ c 0 Ξ π + . The asymmetry parameter for$$ {\Xi}_c^0\to {\Xi}^0{\pi}^0 $$ Ξ c 0 Ξ 0 π 0 is measured to be$$ \alpha \left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^0{\pi}^0\right)=-0.90\pm 0.15\left(\textrm{stat}\right)\pm 0.23\left(\textrm{syst}\right) $$ α Ξ c 0 Ξ 0 π 0 = 0.90 ± 0.15 stat ± 0.23 syst
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  5. Abstract A method for modelling the prompt production of molecular states using the hadronic rescattering framework of the general-purpose Pythia event generator is introduced. Production cross sections of possible exotic hadronic molecules via hadronic rescattering at the LHC are calculated for the$$\chi _{c1}(3872)$$ χ c 1 ( 3872 ) resonance, a possible tetraquark state, as well as three possible pentaquark states,$$P_c^+(4312)$$ P c + ( 4312 ) ,$$P_c^+(4440)$$ P c + ( 4440 ) , and$$P_c^+(4457)$$ P c + ( 4457 ) . For the$$P_c^+$$ P c + states, the expected cross section from$$\Lambda _b$$ Λ b decays is compared to the hadronic-rescattering production. The$$\chi _{c1}(3872)$$ χ c 1 ( 3872 ) cross section is compared to the fiducial$$\chi _{c1}(3872)$$ χ c 1 ( 3872 ) cross-section measurement by LHCb and found to contribute at a level of$${\mathcal {O}({1\%})}$$ O ( 1 % ) . Finally, the expected yields of$$\mathrm {P_c^{+}}$$ P c + production from hadronic rescattering during Run 3 of LHCb are estimated. The prompt background is found to be significantly larger than the prompt$$\mathrm {P_c^{+}}$$ P c + signal from hadronic rescattering. 
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