Amplitude analysis of the radiative decay $$ {\textrm{B}}_{\textrm{s}}^0 $$ → K+K−γ



Aaij, R, Abdelmotteleb, ASW, Abellan Beteta, C, Abudinén, F, Ackernley, T, Adefisoye, AA, Adeva, B, Adinolfi, M, Adlarson, P, Agapopoulou, C
et al (show 1075 more authors) (2024) Amplitude analysis of the radiative decay $$ {\textrm{B}}_{\textrm{s}}^0 $$ → K+K−γ. Journal of High Energy Physics, 2024 (8). 93-. 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 radiative decay of <jats:inline-formula> <jats:alternatives> <jats:tex-math>$$ {B}_s^0 $$</jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msubsup> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mi>s</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msubsup> </mml:math> </jats:alternatives> </jats:inline-formula> mesons to orbitally excited <jats:italic>K</jats:italic> <jats:sup>+</jats:sup> <jats:italic>K</jats:italic> <jats:sup> <jats:italic>−</jats:italic> </jats:sup> states is performed using proton proton collisions recorded by the LHCb experiment, corresponding to an integrated luminosity of 9 fb<jats:sup> <jats:italic>−</jats:italic>1</jats:sup>. The dikaon spectrum in the mass range <jats:italic>m</jats:italic> <jats:sub> <jats:italic>KK</jats:italic> </jats:sub> &lt; 2400 MeV/<jats:italic>c</jats:italic> <jats:sup>2</jats:sup> is dominated by the <jats:italic>ϕ</jats:italic>(1020) resonance that accounts for almost 70% of the decay rate. Considering the possible contributions of <jats:italic>f</jats:italic> <jats:sub>2</jats:sub>(1270), <jats:inline-formula> <jats:alternatives> <jats:tex-math>$$ {f}_2^{\prime } $$</jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msubsup> <mml:mi>f</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mo>′</mml:mo> </mml:msubsup> </mml:math> </jats:alternatives> </jats:inline-formula>(1525) and <jats:italic>f</jats:italic> <jats:sub>2</jats:sub>(2010) meson states, the overall tensor contribution to the amplitude is measured to be<jats:disp-formula> <jats:alternatives> <jats:tex-math>$$ {\mathcal{F}}_{\left\{{f}_2\right\}}=16.8\pm 0.5\left(\textrm{stat}.\right)\pm 0.7\left(\textrm{syst}.\right)\%, $$</jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>F</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:msub> <mml:mi>f</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> </mml:mfenced> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>16.8</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.5</mml:mn> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mtext>stat</mml:mtext> <mml:mo>.</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.7</mml:mn> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mtext>syst</mml:mtext> <mml:mo>.</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>%</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:math> </jats:alternatives> </jats:disp-formula> </jats:p> <jats:p>mostly dominated by the <jats:inline-formula> <jats:alternatives> <jats:tex-math>$$ {f}_2^{\prime } $$</jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msubsup> <mml:mi>f</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mo>′</mml:mo> </mml:msubsup> </mml:math> </jats:alternatives> </jats:inline-formula>(1525) state. Several statistically equivalent solutions are obtained for the detailed resonant structure depending on whether the smaller amplitudes interfere destructively or constructively with the dominant amplitude. The preferred solution that corresponds to the lowest values of the fit fractions along with constructive interference leads to the relative branching ratio measurement<jats:disp-formula> <jats:alternatives> <jats:tex-math>$$ \frac{\mathcal{B}\left({B}_s^0\to {f}_2^{\prime}\gamma \right)}{\mathcal{B}\left({B}_s^0\to \phi \gamma \right)}={19.4}_{-0.8}^{+0.9}{\left(\textrm{stat}.\right)}_{-0.5}^{+1.4}\left(\textrm{syst}.\right)\pm 0.5\left(\mathcal{B}\right)\%, $$</jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mfrac> <mml:mrow> <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:msubsup> <mml:mi>f</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mo>′</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:mi>γ</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> <mml:mrow> <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:mi>ϕγ</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> </mml:mfrac> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mn>19.4</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.8</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.9</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:msubsup> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mtext>stat</mml:mtext> <mml:mo>.</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.5</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>1.4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mtext>syst</mml:mtext> <mml:mo>.</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.5</mml:mn> <mml:mfenced> <mml:mi>B</mml:mi> </mml:mfenced> <mml:mo>%</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:math> </jats:alternatives> </jats:disp-formula> </jats:p> <jats:p>where the last uncertainty is due to the ratio of measured branching fractions to the <jats:italic>K</jats:italic> <jats:sup>+</jats:sup> <jats:italic>K</jats:italic> <jats:sup> <jats:italic>−</jats:italic> </jats:sup> final state. This result represents the first observation of the radiative <jats:inline-formula> <jats:alternatives> <jats:tex-math>$$ {B}_s^0\to {f}_2^{\prime }(1525)\gamma $$</jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msubsup> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mi>s</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msubsup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mi>f</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mo>′</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:mfenced> <mml:mn>1525</mml:mn> </mml:mfenced> <mml:mi>γ</mml:mi> </mml:math> </jats:alternatives> </jats:inline-formula> decay, which is the second radiative transition observed in the <jats:inline-formula> <jats:alternatives> <jats:tex-math>$$ {B}_s^0 $$</jats:tex-math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msubsup> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mi>s</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msubsup> </mml:math> </jats:alternatives> </jats:inline-formula> sector.</jats:p>

Item Type: Article
Uncontrolled Keywords: 5106 Nuclear and Plasma Physics, 5107 Particle and High Energy Physics, 4902 Mathematical Physics, 49 Mathematical Sciences, 51 Physical Sciences
Depositing User: Symplectic Admin
Date Deposited: 02 Sep 2024 08:05
Last Modified: 15 Mar 2025 02:27
DOI: 10.1007/jhep08(2024)093
Open Access URL: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/JHEP...
Related Websites:
URI: https://livrepository.liverpool.ac.uk/id/eprint/3184187