Observation of the $$ {B}_s^0 $$ → D*+D*− decay



Aaij, R, Abdelmotteleb, ASW, Abellan Beteta, C, Abudinén, F, Ackernley, T, Adeva, B, Adinolfi, M, Adlarson, P, Afsharnia, H, Agapopoulou, C
et al (show 1063 more authors) (2023) Observation of the $$ {B}_s^0 $$ → D*+D*− decay. Journal of High Energy Physics, 2023 (7). 119-.

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>The first observation of 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><jats:italic>→ D</jats:italic><jats:sup>∗+</jats:sup><jats:italic>D</jats:italic><jats:sup>∗<jats:italic>−</jats:italic></jats:sup> decay and the measurement of its branching ratio relative to the <jats:italic>B</jats:italic><jats:sup>0</jats:sup><jats:italic>→ D</jats:italic><jats:sup>∗+</jats:sup><jats:italic>D</jats:italic><jats:sup>∗<jats:italic>−</jats:italic></jats:sup> decay are presented. The data sample used corresponds to an integrated luminosity of 9 fb<jats:sup><jats:italic>−</jats:italic>1</jats:sup> of proton-proton collisions recorded by the LHCb experiment at centre-of-mass energies of 7, 8 and 13 TeV between 2011 and 2018. The decay is observed with more than 10 standard deviations and the time-integrated ratio of branching fractions is determined to be<jats:disp-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$ \frac{\mathcal{B}\left({B}_s^0\to {D}^{\ast +}{D}^{\ast -}\right)}{\mathcal{B}\left({B}^0\to {D}^{\ast +}{D}^{\ast -}\right)}=0.269\pm 0.032\pm 0.011\pm 0.008, $$</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:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mo>∗</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mo>∗</mml:mo> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> <mml:mrow> <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:mi>D</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mo>∗</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mo>∗</mml:mo> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> </mml:mfrac> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>0.269</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.032</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.011</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.008</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:math></jats:alternatives></jats:disp-formula></jats:p><jats:p>where the first uncertainty is statistical, the second systematic and the third due to the uncertainty of the fragmentation fraction ratio <jats:italic>f</jats:italic><jats:sub><jats:italic>s</jats:italic></jats:sub><jats:italic>/f</jats:italic><jats:sub><jats:italic>d</jats:italic></jats:sub>. 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><jats:italic>→ D</jats:italic><jats:sup>*+</jats:sup><jats:italic>D</jats:italic><jats:sup>*<jats:italic>−</jats:italic></jats:sup> branching fraction is calculated to be<jats:disp-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$ \mathcal{B}\left({B}_s^0\to {D}^{\ast +}{D}^{\ast -}\right)=\left(2.15\pm 0.26\pm 0.09\pm 0.06\pm 0.16\right)\times {10}^{-4}, $$</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:mi>D</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mo>∗</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mo>∗</mml:mo> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mn>2.15</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.26</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.09</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.06</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.16</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>4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:math></jats:alternatives></jats:disp-formula></jats:p><jats:p>where the fourth uncertainty is due to the <jats:italic>B</jats:italic><jats:sup>0</jats:sup><jats:italic>→ D</jats:italic><jats:sup><jats:italic>*</jats:italic>+</jats:sup><jats:italic>D</jats:italic><jats:sup><jats:italic>*−</jats:italic></jats:sup> branching fraction. These results are calculated using the average <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> meson lifetime in simulation. Correction factors are reported for scenarios where either a purely heavy or a purely light <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> eigenstate is considered.</jats:p>

Item Type: Article
Uncontrolled Keywords: Brain Disorders
Divisions: Faculty of Science and Engineering > School of Physical Sciences
Depositing User: Symplectic Admin
Date Deposited: 18 Sep 2023 08:04
Last Modified: 06 Jun 2024 21:40
DOI: 10.1007/jhep07(2023)119
Open Access URL: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/JHEP...
Related URLs:
URI: https://livrepository.liverpool.ac.uk/id/eprint/3172813