Title: Observation of the doubly-charmed-baryon decay $$ {\Xi}_{cc}^{++}\to {\Xi}_c^0{\pi}^{+}{\pi}^{+} $$
A<sc>bstract</sc> A search for the doubly-charmed-baryon decay$$ {\Xi}_{cc}^{++}\to {\Xi}_c^0{\pi}^{+}{\pi}^{+} $$ Ξcc++ →Ξc0π+π+ is performed using proton-proton collision data collected by the LHCb experiment at a centre-of-mass energy of 13 TeV and corresponding to an integrated luminosity of 5.4 fb−1. A significant structure consistent with the$$ {\Xi}_{cc}^{++} $$ Ξcc++ baryon is observed in the$$ {\Xi}_c^0{\pi}^{+}{\pi}^{+} $$ Ξc0π+π+ invariant-mass spectrum. Using the$$ {\Xi}_{cc}^{++}\to {\Lambda}_c^{+}{K}^{-}{\pi}^{+}{\pi}^{+} $$ Ξcc++ →Λc+K−π+π+ decay as the normalisation channel, the branching fraction ratio,$$ \frac{\mathcal{B}\left({\Xi}_{cc}^{++}\to {\Xi}_c^0{\pi}^{+}{\pi}^{+}\right)}{\mathcal{B}\left({\Xi}_{cc}^{++}\to {\Lambda}_c^{+}{K}^{-}{\pi}^{+}{\pi}^{+}\right)} $$ B Ξcc++ →Ξc0π+π+ B Ξcc++ →Λc+K−π+π+ , is measured to be 1.37±0.18 (stat)±0.09 (syst)±0.35 (ext). This measurement provides critical input for testing QCD factorisation methods in the weak decays of doubly-heavy baryons, particularly in quantifying nonperturbative effects such as final-state interactions and resonance contributions to the hadronisation process.  more » « less
Award ID(s):
2411639
PAR ID:
10713120
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:
10
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
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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+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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  2. A<sc>bstract</sc> We present a study of$$ {\Xi}_c^0\to {\Xi}^0{\pi}^0 $$ Ξc0→Ξ0π0 ,$$ {\Xi}_c^0\to {\Xi}^0\eta $$ Ξc0→Ξ0η , and$$ {\Xi}_c^0\to {\Xi}^0{\eta}^{\prime } $$ Ξc0→Ξ0η′ 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 Ξc0→Ξ0π0 /B Ξc0→Ξ−π+ =0.48±0.02stat±0.03syst, B Ξc0→Ξ0η /B Ξc0→Ξ−π+ =0.11±0.01stat±0.01syst, B Ξc0→Ξ0η′ /B Ξc0→Ξ−π+ =0.08±0.02stat±0.01syst 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 Ξc0→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 Ξc0→Ξ0π0 = 6.9±0.3stat±0.5syst±1.3norm ×10−3, B Ξc0→Ξ0η = 1.6±0.2stat±0.2syst±0.3norm ×10−3, B Ξc0→Ξ0η′ = 1.2±0.3stat±0.1syst±0.2norm ×10−3, where the third uncertainties are from$$ \mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}\right) $$ B Ξc0→Ξ−π+ . The asymmetry parameter for$$ {\Xi}_c^0\to {\Xi}^0{\pi}^0 $$ Ξc0→Ξ0π0 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 Ξc0→Ξ0π0 =−0.90±0.15stat±0.23syst . 
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  3. A<sc>bstract</sc> The lifetimes of the$$ {\varOmega}_c^0 $$ Ωc0 and$$ {\Xi}_c^0 $$ Ξc0 baryons are measured using appcollision dataset collected by the LHCb experiment, corresponding to an integrated luminosity of 9 fb−1. The charm baryons are produced in the fully reconstructed decay chains$$ {\varOmega}_b^{-}\to {\varOmega}_c^0\left(\to p{K}^{-}{K}^{-}{\pi}^{+}\right){\pi}^{-} $$ Ωb−→Ωc0 →pK−K−π+ π− and$$ {\Xi}_b^{-}\to {\Xi}_c^0\left(\to p{K}^{-}{K}^{-}{\pi}^{+}\right){\pi}^{-} $$ Ξb−→Ξc0 →pK−K−π+ π− . The measurement uses topologically and kinematically similarB−→D0(→K−K+π−π+)π−decays for normalisation. The measured lifetimes are$$ {\displaystyle \begin{array}{c}{\tau}_{\varOmega_c^0}=276.3\pm 19.4\left(\textrm{stat}\right)\pm 1.8\left(\textrm{syst}\right)\pm 0.7\left({\tau}_{D^0}\right)\textrm{fs},\\ {}{\tau}_{\Xi_c^0}=149.2\pm 2.5\left(\textrm{stat}\right)\pm 0.9\left(\textrm{syst}\right)\pm 0.4\ \left({\tau}_{D^0}\right)\textrm{fs},\end{array}} $$ τΩc0 =276.3±19.4stat±1.8syst±0.7 τD0 fs, τΞc0 =149.2±2.5stat±0.9syst±0.4 τD0 fs, where the first uncertainty is statistical, the second systematic and the third due to the uncertainty of theD0lifetime. These results are consistent with previous measurements performed by the LHCb experiment. 
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  4. A<sc>bstract</sc> A search for the decay$$ {B}_c^{+} $$ Bc+ → 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$$ {B}_c^{+} $$ Bc+ →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 2S χc1 3872 = B Bc+→ χc1 3872π+ B Bc+→ψ 2S π+ × B χc1 3872→J/ψπ+π− B ψ 2S →J/ψπ+π− <0.050.06, is set at the 90 (95)% confidence level. 
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  5. A<sc>bstract</sc> This paper presents a study of the charmless three-body decays$$ {B}_{(s)}^0\to {K}_{\mathrm{S}}^0{h}^{+}h{\prime}^{-} $$ Bs0 →KS0h+h′− (whereh(′)=π, K), using a sample ofppcollision data collected by the LHCb experiment during Runs 1 and 2 of the LHC, corresponding to an integrated luminosity of 9 fb−1. The decay$$ {B}_s^0\to {K}_{\mathrm{S}}^0{K}^{+}{K}^{-} $$ Bs0→KS0K+K− is observed for the first time, and the following ratios of branching fractions are measured:$$ {\displaystyle \begin{array}{l}\frac{\mathcal{B}\left({B}^0\to {K}_{\mathrm{S}}^0{K}^{+}{K}^{-}\right)}{\mathcal{B}\left({B}^0\to {K}_{\mathrm{S}}^0{\pi}^{+}{\pi}^{-}\right)}=0.578\pm 0.007\pm 0.017,\\ {}\frac{\mathcal{B}\left({B}^0\to {K}_{\mathrm{S}}^0{K}^{\pm }{K}^{\mp}\right)}{\mathcal{B}\left({B}^0\to {K}_{\mathrm{S}}^0{\pi}^{+}{\pi}^{-}\right)}=0.1363\pm 0.0035\pm 0.051,\\ {}\begin{array}{l}\frac{\mathcal{B}\left({B}_s^0\to {K}_{\mathrm{S}}^0{\pi}^{+}{\pi}^{-}\right)}{\mathcal{B}\left({B}^0\to {K}_{\mathrm{S}}^0{\pi}^{+}{\pi}^{-}\right)}=0.269\pm 0.011\pm 0.015\pm 0.008,\\ {}\frac{\mathcal{B}\left({B}_s^0\to {K}_{\mathrm{S}}^0{K}^{+}{K}^{-}\right)}{\mathcal{B}\left({B}^0\to {K}_{\mathrm{S}}^0{\pi}^{+}{\pi}^{-}\right)}=0.0303\pm 0.0041\pm 0.0025\pm 0.0009,\\ {}\frac{\mathcal{B}\left({B}_s^0\to {K}_{\mathrm{S}}^0{K}^{\pm }{\pi}^{\mp}\right)}{\mathcal{B}\left({B}^0\to {K}_{\mathrm{S}}^0{\pi}^{+}{\pi}^{-}\right)}=1.818\pm 0.021\pm 0.031\pm 0.056,\end{array}\end{array}} $$ B B0→KS0K+K− B B0→KS0π+π− =0.578±0.007±0.017, B B0→KS0K±K∓ B B0→KS0π+π− =0.1363±0.0035±0.051, B Bs0→KS0π+π− B B0→KS0π+π− =0.269±0.011±0.015±0.008, B Bs0→KS0K+K− B B0→KS0π+π− =0.0303±0.0041±0.0025±0.0009, B Bs0→KS0K±π∓ B B0→KS0π+π− =1.818±0.021±0.031±0.056, where the uncertainties are statistical, systematic, and due to knowledge of the ratio of hadronisation fractions of the$$ {B}_s^0 $$ Bs0 andB0mesons, respectively. 
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