Repository logo
 

Search for D∗(2007)0 → μ+μ− in B− → π−μ+μ− decays

Published version
Peer-reviewed

Repository DOI


Change log

Abstract

jats:titleAbstract</jats:title>jats:pThe very rare jats:inline-formulajats:alternativesjats:tex-math$${{D} ^} (2007)^0!\rightarrow {\mu ^+\mu ^-} $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> mml:mrow mml:msup mml:mrow mml:miD</mml:mi> </mml:mrow> mml:mo∗</mml:mo> </mml:msup> mml:msup mml:mrow mml:mo(</mml:mo> mml:mn2007</mml:mn> mml:mo)</mml:mo> </mml:mrow> mml:mn0</mml:mn> </mml:msup> <mml:mspace /> mml:mo→</mml:mo> mml:mrow mml:msup mml:miμ</mml:mi> mml:mo+</mml:mo> </mml:msup> mml:msup mml:miμ</mml:mi> mml:mo-</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> decay is searched for by analysing jats:inline-formulajats:alternativesjats:tex-math$${{{B} ^-}} !\rightarrow {{\pi } ^-} {\mu ^+\mu ^-} $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> mml:mrow mml:msup mml:mrow mml:miB</mml:mi> </mml:mrow> mml:mo-</mml:mo> </mml:msup> <mml:mspace /> mml:mo→</mml:mo> mml:msup mml:mrow mml:miπ</mml:mi> </mml:mrow> mml:mo-</mml:mo> </mml:msup> mml:mrow mml:msup mml:miμ</mml:mi> mml:mo+</mml:mo> </mml:msup> mml:msup mml:miμ</mml:mi> mml:mo-</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> decays. The analysis uses a sample of beauty mesons produced in proton–proton collisions collected with the LHCb detector between 2011 and 2018, corresponding to an integrated luminosity of 9jats:inline-formulajats:alternativesjats:tex-math$$\text {,fb} ^{-1}$$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> mml:msup mml:mtext,fb</mml:mtext> mml:mrow mml:mo-</mml:mo> mml:mn1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula>. The signal signature corresponds to simultaneous peaks in the jats:inline-formulajats:alternativesjats:tex-math$${\mu ^+\mu ^-} $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> mml:mrow mml:msup mml:miμ</mml:mi> mml:mo+</mml:mo> </mml:msup> mml:msup mml:miμ</mml:mi> mml:mo-</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> and jats:inline-formulajats:alternativesjats:tex-math$${{\pi } ^-} {\mu ^+\mu ^-} $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> mml:mrow mml:msup mml:mrow mml:miπ</mml:mi> </mml:mrow> mml:mo-</mml:mo> </mml:msup> mml:mrow mml:msup mml:miμ</mml:mi> mml:mo+</mml:mo> </mml:msup> mml:msup mml:miμ</mml:mi> mml:mo-</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> invariant masses. No evidence for an excess of events over background is observed and an upper limit is set on the branching fraction of the decay at jats:inline-formulajats:alternativesjats:tex-math$$\mathcal{B}({{D} ^} (2007)^0!\rightarrow {\mu ^+\mu ^-} ) < 2.6\times 10^{-8}$$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> mml:mrow mml:miB</mml:mi> mml:mrow mml:mo(</mml:mo> mml:msup mml:mrow mml:miD</mml:mi> </mml:mrow> mml:mo∗</mml:mo> </mml:msup> mml:msup mml:mrow mml:mo(</mml:mo> mml:mn2007</mml:mn> mml:mo)</mml:mo> </mml:mrow> mml:mn0</mml:mn> </mml:msup> <mml:mspace /> mml:mo→</mml:mo> mml:mrow mml:msup mml:miμ</mml:mi> mml:mo+</mml:mo> </mml:msup> mml:msup mml:miμ</mml:mi> mml:mo-</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> mml:mo)</mml:mo> </mml:mrow> mml:mo<</mml:mo> mml:mn2.6</mml:mn> mml:mo×</mml:mo> mml:msup mml:mn10</mml:mn> mml:mrow mml:mo-</mml:mo> mml:mn8</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> at jats:inline-formulajats:alternativesjats:tex-math$$90%$$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> mml:mrow mml:mn90</mml:mn> mml:mo%</mml:mo> </mml:mrow> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> confidence level. This is the first limit on the branching fraction of jats:inline-formulajats:alternativesjats:tex-math$${{D} ^} (2007)^0!\rightarrow {\mu ^+\mu ^-} $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> mml:mrow mml:msup mml:mrow mml:miD</mml:mi> </mml:mrow> mml:mo∗</mml:mo> </mml:msup> mml:msup mml:mrow mml:mo(</mml:mo> mml:mn2007</mml:mn> mml:mo)</mml:mo> </mml:mrow> mml:mn0</mml:mn> </mml:msup> <mml:mspace /> mml:mo→</mml:mo> mml:mrow mml:msup mml:miμ</mml:mi> mml:mo+</mml:mo> </mml:msup> mml:msup mml:miμ</mml:mi> mml:mo-</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> decays and the most stringent limit on jats:inline-formulajats:alternativesjats:tex-math$${{D} ^} (2007)^0$$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> mml:mrow mml:msup mml:mrow mml:miD</mml:mi> </mml:mrow> mml:mo∗</mml:mo> </mml:msup> mml:msup mml:mrow mml:mo(</mml:mo> mml:mn2007</mml:mn> mml:mo)</mml:mo> </mml:mrow> mml:mn0</mml:mn> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> decays to leptonic final states. The analysis is the first search for a rare charm-meson decay exploiting production via beauty decays.</jats:p>

Description

Keywords

5106 Nuclear and Plasma Physics, 5107 Particle and High Energy Physics, 51 Physical Sciences

Journal Title

European Physical Journal C

Conference Name

Journal ISSN

1434-6044
1434-6052

Volume Title

83

Publisher

Springer Science and Business Media LLC