A search for rare B → Dμ+μ− decays



Aaij, R, Abdelmotteleb, ASW, Abellan Beteta, C, Abudinén, F, Ackernley, T, Adeva, B, Adinolfi, M, Adlarson, P, Afsharnia, H, Agapopoulou, C
et al (show 1052 more authors) (2024) A search for rare B → Dμ+μ− decays. Journal of High Energy Physics, 2024 (2). 32-. ISSN 1126-6708, 1029-8479

Access the full-text of this item by clicking on the Open Access link.

Abstract

<jats:title>A<jats:sc>bstract</jats:sc> </jats:title> <jats:p>A search for rare <jats:italic>B → Dμ</jats:italic> <jats:sup>+</jats:sup> <jats:italic>μ</jats:italic> <jats:sup> <jats:italic>−</jats:italic> </jats:sup> decays is performed using proton-proton collision data collected by the LHCb experiment, corresponding to an integrated luminosity of 9 fb<jats:sup> <jats:italic>−</jats:italic>1</jats:sup>. No significant signals are observed in the non-resonant <jats:italic>μ</jats:italic> <jats:sup>+</jats:sup> <jats:italic>μ</jats:italic> <jats:sup> <jats:italic>−</jats:italic> </jats:sup> modes, and upper limits of <jats:inline-formula> <jats:alternatives> <jats:tex-math>$$ \mathcal{B}\left({B}^0\to {\overline{D}}^0{\mu}^{+}{\mu}^{-}\right)&lt;5.1\times {10}^{-8} $$</jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mover> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mover> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>&lt;</mml:mo> <mml:mn>5.1</mml:mn> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>8</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> </jats:alternatives> </jats:inline-formula>, <jats:inline-formula> <jats:alternatives> <jats:tex-math>$$ \mathcal{B}\left({B}^{+}\to {D}_s^{+}{\mu}^{+}{\mu}^{-}\right)&lt;3.2\times {10}^{-8} $$</jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mi>s</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:msup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>&lt;</mml:mo> <mml:mn>3.2</mml:mn> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>8</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> </jats:alternatives> </jats:inline-formula>, <jats:inline-formula> <jats:alternatives> <jats:tex-math>$$ \mathcal{B}\left({B}_s^0\to {\overline{D}}^0{\mu}^{+}{\mu}^{-}\right)&lt;1.6\times {10}^{-7} $$</jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mi>s</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msubsup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mover> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mover> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>&lt;</mml:mo> <mml:mn>1.6</mml:mn> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>7</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> </jats:alternatives> </jats:inline-formula> and <jats:inline-formula> <jats:alternatives> <jats:tex-math>$$ {f}_c/{f}_u\cdotp \mathcal{B}\left({B}_c^{+}\to {D}_s^{+}{\mu}^{+}{\mu}^{-}\right)&lt;9.6\times {10}^{-8} $$</jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>f</mml:mi> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>f</mml:mi> <mml:mi>u</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo>·</mml:mo> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mi>c</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mi>s</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:msup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>&lt;</mml:mo> <mml:mn>9.6</mml:mn> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>8</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> </jats:alternatives> </jats:inline-formula> are set at the 95 % confidence level, where <jats:italic>f</jats:italic> <jats:sub> <jats:italic>c</jats:italic> </jats:sub> and <jats:italic>f</jats:italic> <jats:sub> <jats:italic>u</jats:italic> </jats:sub> are the fragmentation fractions of a <jats:italic>B</jats:italic> meson with a <jats:italic>c</jats:italic> and <jats:italic>u</jats:italic> quark respectively in proton-proton collisions. Each result is either the first such measurement or an improvement by three orders of magnitude on an existing limit. Separate upper limits are calculated when the muon pair originates from a <jats:italic>J/ψ → μ</jats:italic> <jats:sup>+</jats:sup> <jats:italic>μ</jats:italic> <jats:sup> <jats:italic>−</jats:italic> </jats:sup> decay. The branching fraction of <jats:inline-formula> <jats:alternatives> <jats:tex-math>$$ {B}_c^{+}\to {D}_s^{+}J/\psi $$</jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msubsup> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mi>c</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mi>s</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>ψ</mml:mi> </mml:math> </jats:alternatives> </jats:inline-formula> multiplied by the fragmentation-fraction ratio is measured to be<jats:disp-formula> <jats:alternatives> <jats:tex-math>$$ \frac{f_c}{f_u}\cdotp \mathcal{B}\left({B}_c^{+}\to {D}_s^{+}J/\psi \right)=\left(1.63\pm 0.15\pm 0.13\right)\times {10}^{-5}, $$</jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mfrac> <mml:msub> <mml:mi>f</mml:mi> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msub> <mml:msub> <mml:mi>f</mml:mi> <mml:mi>u</mml:mi> </mml:msub> </mml:mfrac> <mml:mo>·</mml:mo> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mi>c</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mi>s</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>ψ</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mn>1.63</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.15</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.13</mml:mn> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>5</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:math> </jats:alternatives> </jats:disp-formula> </jats:p> <jats:p>where the first uncertainty is statistical and the second systematic.</jats:p>

Item Type: Article
Uncontrolled Keywords: 4902 Mathematical Physics, 5107 Particle and High Energy Physics, 49 Mathematical Sciences, 51 Physical Sciences
Depositing User: Symplectic Admin
Date Deposited: 26 Jun 2024 15:19
Last Modified: 14 Mar 2025 14:46
DOI: 10.1007/jhep02(2024)032
Open Access URL: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/JHEP...
Related Websites:
URI: https://livrepository.liverpool.ac.uk/id/eprint/3182430