Skip to search
Skip to main content
Back to Search
Start Over
Study of charmonium production in $b$-hadron decays and first evidence for the decay $B_s^0 \rightarrow \phi \phi \phi$
Authors :
LHCb collaboration Aaij, R. Adeva, B. Adinolfi, M. Ajaltouni, Z. Akar, S. Albrecht, J. Alessio, F. Alexander, M. Ali, S. Alkhazov, G. Cartelle, P. Alvarez Alves Jr, A. A. Amato, S. Amerio, S. Amhis, Y. An, L. Anderlini, L. Andreassi, G. Andreotti, M. Andrews, J. E. Appleby, R. B. Archilli, F. d'Argent, P. Romeu, J. Arnau Artamonov, A. Artuso, M. Aslanides, E. Auriemma, G. Baalouch, M. Babuschkin, I. Bachmann, S. Back, J. J. Badalov, A. Baesso, C. Baker, S. Balagura, V. Baldini, W. Baranov, A. Barlow, R. J. Barschel, C. Barsuk, S. Barter, W. Baryshnikov, F. Baszczyk, M. Batozskaya, V. Battista, V. Bay, A. Beaucourt, L. Beddow, J. Bedeschi, F. Bediaga, I. Beiter, A. Bel, L. J. Bellee, V. Belloli, N. Belous, K. Belyaev, I. Ben-Haim, E. Bencivenni, G. Benson, S. Beranek, S. Berezhnoy, A. Bernet, R. Bertolin, A. Betancourt, C. Betti, F. Bettler, M. -O. van Beuzekom, M. Bezshyiko, Ia. Bifani, S. Billoir, P. Birnkraut, A. Bitadze, A. Bizzeti, A. Blake, T. Blanc, F. Blouw, J. Blusk, S. Bocci, V. Boettcher, T. Bondar, A. Bondar, N. Bonivento, W. Bordyuzhin, I. Borgheresi, A. Borghi, S. Borisyak, M. Borsato, M. Bossu, F. Boubdir, M. Bowcock, T. J. V. Bowen, E. Bozzi, C. Braun, S. Britton, T. Brodzicka, J. Buchanan, E. Burr, C. Bursche, A. Buytaert, J. Cadeddu, S. Calabrese, R. Calvi, M. Gomez, M. Calvo Camboni, A. Campana, P. Perez, D. H. Campora Capriotti, L. Carbone, A. Carboni, G. Cardinale, R. Cardini, A. Carniti, P. Carson, L. Akiba, K. Carvalho Casse, G. Cassina, L. Garcia, L. Castillo Cattaneo, M. Cavallero, G. Cenci, R. Chamont, D. Charles, M. Charpentier, Ph. Chatzikonstantinidis, G. Chefdeville, M. Chen, S. Cheung, S. F. Chobanova, V. Chrzaszcz, M. Chubykin, A. Vidal, X. Cid Ciezarek, G. Clarke, P. E. L. Clemencic, M. Cliff, H. V. Closier, J. Coco, V. Cogan, J. Cogneras, E. Cogoni, V. Cojocariu, L. Collins, P. Comerma-Montells, A. Contu, A. Cook, A. Coombs, G. Coquereau, S. Corti, G. Corvo, M. Sobral, C. M. Costa Couturier, B. Cowan, G. A. Craik, D. C. Crocombe, A. Torres, M. Cruz Currie, R. D'Ambrosio, C. Marinho, F. Da Cunha Dall'Occo, E. Dalseno, J. Davis, A. De Bruyn, K. De Capua, S. De Cian, M. De Miranda, J. M. De Paula, L. De Serio, M. De Simone, P. Dean, C. T. Decamp, D. Deckenhoff, M. Del Buono, L. Dembinski, H. -P. Demmer, M. Dendek, A. Derkach, D. Deschamps, O. Dettori, F. Dey, B. Di Canto, A. Di Nezza, P. Dijkstra, H. Dordei, F. Dorigo, M. Suárez, A. Dosil Dovbnya, A. Dreimanis, K. Dufour, L. Dujany, G. Dungs, K. Durante, P. Dzhelyadin, R. Dziewiecki, M. Dziurda, A. Dzyuba, A. Déléage, N. Easo, S. Ebert, M. Egede, U. Egorychev, V. Eidelman, S. Eisenhardt, S. Eitschberger, U. Ekelhof, R. Eklund, L. Ely, S. Esen, S. Evans, H. M. Evans, T. Falabella, A. Farley, N. Farry, S. Fay, R. Fazzini, D. Ferguson, D. Fernandez, G. Prieto, A. Fernandez Ferrari, F. Rodrigues, F. Ferreira Ferro-Luzzi, M. Filippov, S. Fini, R. A. Fiore, M. Fiorini, M. Firlej, M. Fitzpatrick, C. Fiutowski, T. Fleuret, F. Fohl, K. Fontana, M. Fontanelli, F. Forshaw, D. C. Forty, R. Lima, V. Franco Frank, M. Frei, C. Fu, J. Funk, W. Furfaro, E. Färber, C. Torreira, A. Gallas Galli, D. Gallorini, S. Gambetta, S. Gandelman, M. Gandini, P. Gao, Y. Martin, L. M. Garcia Pardiñas, J. García Tico, J. Garra Garrido, L. Garsed, P. J. Gascon, D. Gaspar, C. Gavardi, L. Gazzoni, G. Gerick, D. Gersabeck, E. Gersabeck, M. Gershon, T. Ghez, Ph. Gianì, S. Gibson, V. Girard, O. G. Giubega, L. Gizdov, K. Gligorov, V. V. Golubkov, D. Golutvin, A. Gomes, A. Gorelov, I. V. Gotti, C. Govorkova, E. Diaz, R. Graciani Cardoso, L. A. Granado Graugés, E. Graverini, E. Graziani, G. Grecu, A. Greim, R. Griffith, P. Grillo, L. Cazon, B. R. Gruberg Grünberg, O. Gushchin, E. Guz, Yu. Gys, T. Göbel, C. Hadavizadeh, T. Hadjivasiliou, C. Haefeli, G. Haen, C. Haines, S. C. Hamilton, B. Han, X. Hansmann-Menzemer, S. Harnew, N. Harnew, S. T. Harrison, J. Hatch, M. He, J. Head, T. Heister, A. Hennessy, K. Henrard, P. Henry, L. van Herwijnen, E. Heß, M. Hicheur, A. Hill, D. Hombach, C. Hopchev, P. H. Huard, Z. -C. Hulsbergen, W. Humair, T. Hushchyn, M. Hutchcroft, D. Idzik, M. Ilten, P. Jacobsson, R. Jalocha, J. Jans, E. Jawahery, A. Jiang, F. John, M. Johnson, D. Jones, C. R. Joram, C. Jost, B. Jurik, N. Kandybei, S. Karacson, M. Kariuki, J. M. Karodia, S. Kecke, M. Kelsey, M. Kenzie, M. Ketel, T. Khairullin, E. Khanji, B. Khurewathanakul, C. Kirn, T. Klaver, S. Klimaszewski, K. Klimkovich, T. Koliiev, S. Kolpin, M. Komarov, I. Kopecna, R. Koppenburg, P. Kosmyntseva, A. Kotriakhova, S. Kozeiha, M. Kravchuk, L. Kreps, M. Krokovny, P. Kruse, F. Krzemien, W. Kucewicz, W. Kucharczyk, M. Kudryavtsev, V. Kuonen, A. K. Kurek, K. Kvaratskheliya, T. Lacarrere, D. Lafferty, G. Lai, A. Lanfranchi, G. Langenbruch, C. Latham, T. Lazzeroni, C. Gac, R. Le van Leerdam, J. Leflat, A. Lefrançois, J. Lefèvre, R. Lemaitre, F. Cid, E. Lemos Leroy, O. Lesiak, T. Leverington, B. Li, T. Li, Y. Li, Z. Likhomanenko, T. Lindner, R. Lionetto, F. Liu, X. Loh, D. Longstaff, I. Lopes, J. H. Lucchesi, D. Martinez, M. Lucio Luo, H. Lupato, A. Luppi, E. Lupton, O. Lusiani, A. Lyu, X. Machefert, F. Maciuc, F. Maev, O. Maguire, K. Malde, S. Malinin, A. Maltsev, T. Manca, G. Mancinelli, G. Manning, P. Maratas, J. Marchand, J. F. Marconi, U. Benito, C. Marin Marinangeli, M. Marino, P. Marks, J. Martellotti, G. Martin, M. Martinelli, M. Santos, D. Martinez Vidal, F. Martinez Tostes, D. Martins Massacrier, L. M. Massafferri, A. Matev, R. Mathad, A. Mathe, Z. Matteuzzi, C. Mauri, A. Maurice, E. Maurin, B. Mazurov, A. McCann, M. McNab, A. McNulty, R. Meadows, B. Meier, F. Melnychuk, D. Merk, M. Merli, A. Michielin, E. Milanes, D. A. Minard, M. -N. Mitzel, D. S. Mogini, A. Rodriguez, J. Molina Monroy, I. A. Monteil, S. Morandin, M. Morello, M. J. Morgunova, O. Moron, J. Morris, A. B. Mountain, R. Muheim, F. Mulder, M. Mussini, M. Müller, D. Müller, J. Müller, K. Müller, V. Naik, P. Nakada, T. Nandakumar, R. Nandi, A. Nasteva, I. Needham, M. Neri, N. Neubert, S. Neufeld, N. Neuner, M. Nguyen, T. D. Nguyen-Mau, C. Nieswand, S. Niet, R. Nikitin, N. Nikodem, T. Nogay, A. Novoselov, A. O'Hanlon, D. P. Oblakowska-Mucha, A. Obraztsov, V. Ogilvy, S. Oldeman, R. Onderwater, C. J. G. Ossowska, A. Goicochea, J. M. Otalora Owen, P. Oyanguren, A. Pais, P. R. Palano, A. Palutan, M. Papanestis, A. Pappagallo, M. Pappalardo, L. L. Pappenheimer, C. Parker, W. Parkes, C. Passaleva, G. Pastore, A. Patel, M. Patrignani, C. Pearce, A. Pellegrino, A. Penso, G. Altarelli, M. Pepe Perazzini, S. Perret, P. Pescatore, L. Petridis, K. Petrolini, A. Petrov, A. Petruzzo, M. Olloqui, E. Picatoste Pietrzyk, B. Pikies, M. Pinci, D. Pistone, A. Piucci, A. Placinta, V. Playfer, S. Casasus, M. Plo Poikela, T. Polci, F. Lener, M. Poli Poluektov, A. Polyakov, I. Polycarpo, E. Pomery, G. J. Ponce, S. Popov, A. Popov, D. Popovici, B. Poslavskii, S. Potterat, C. Price, E. Prisciandaro, J. Prouve, C. Pugatch, V. Navarro, A. Puig Punzi, G. Qian, W. Quagliani, R. Rachwal, B. Rademacker, J. H. Rama, M. Pernas, M. Ramos Rangel, M. S. Raniuk, I. Ratnikov, F. Raven, G. Redi, F. Reichert, S. Reis, A. C. dos Alepuz, C. Remon Renaudin, V. Ricciardi, S. Richards, S. Rihl, M. Rinnert, K. Molina, V. Rives Robbe, P. Rodrigues, A. B. Rodrigues, E. Lopez, J. A. Rodriguez Perez, P. Rodriguez Rogozhnikov, A. Roiser, S. Rollings, A. Romanovskiy, V. Vidal, A. Romero Ronayne, J. W. Rotondo, M. Rudolph, M. S. Ruf, T. Valls, P. Ruiz Silva, J. J. Saborido Sadykhov, E. Sagidova, N. Saitta, B. Guimaraes, V. Salustino Gonzalo, D. Sanchez Mayordomo, C. Sanchez Sedes, B. Sanmartin Santacesaria, R. Rios, C. Santamarina Santimaria, M. Santovetti, E. Sarti, A. Satriano, C. Satta, A. Saunders, D. M. Savrina, D. Schael, S. Schellenberg, M. Schiller, M. Schindler, H. Schlupp, M. Schmelling, M. Schmelzer, T. Schmidt, B. Schneider, O. Schopper, A. Schreiner, H. F. Schubert, K. Schubiger, M. Schune, M. -H. Schwemmer, R. Sciascia, B. Sciubba, A. Semennikov, A. Sergi, A. Serra, N. Serrano, J. Sestini, L. Seyfert, P. Shapkin, M. Shapoval, I. Shcheglov, Y. Shears, T. Shekhtman, L. Shevchenko, V. Siddi, B. G. Coutinho, R. Silva de Oliveira, L. Silva Simi, G. Simone, S. Sirendi, M. Skidmore, N. Skwarnicki, T. Smith, E. Smith, I. T. Smith, J. Smith, M. Lavra, l. Soares Sokoloff, M. D. Soler, F. J. P. De Paula, B. Souza Spaan, B. Spradlin, P. Sridharan, S. Stagni, F. Stahl, M. Stahl, S. Stefko, P. Stefkova, S. Steinkamp, O. Stemmle, S. Stenyakin, O. Stevens, H. Stoica, S. Stone, S. Storaci, B. Stracka, S. Stramaglia, M. E. Straticiuc, M. Straumann, U. Sun, L. Sutcliffe, W. Swientek, K. Syropoulos, V. Szczekowski, M. Szumlak, T. T'Jampens, S. Tayduganov, A. Tekampe, T. Teklishyn, M. Tellarini, G. Teubert, F. Thomas, E. van Tilburg, J. Tilley, M. J. Tisserand, V. Tobin, M. Tolk, S. Tomassetti, L. Tonelli, D. Topp-Joergensen, S. Toriello, F. Aoude, R. Tourinho Jadallah Tournefier, E. Tourneur, S. Trabelsi, K. Traill, M. Tran, M. T. Tresch, M. Trisovic, A. Tsaregorodtsev, A. Tsopelas, P. Tully, A. Tuning, N. Ukleja, A. Usachov, A. Ustyuzhanin, A. Uwer, U. Vacca, C. Vagnoni, V. Valassi, A. Valat, S. Valenti, G. Gomez, R. Vazquez Regueiro, P. Vazquez Vecchi, S. van Veghel, M. Velthuis, J. J. Veltri, M. Veneziano, G. Venkateswaran, A. Verlage, T. A. Vernet, M. Vesterinen, M. Barbosa, J. V. Viana Viaud, B. Vieira, D. Diaz, M. Vieites Viemann, H. Vilasis-Cardona, X. Vitti, M. Volkov, V. Vollhardt, A. Voneki, B. Vorobyev, A. Vorobyev, V. Voß, C. de Vries, J. A. Sierra, C. Vázquez Waldi, R. Wallace, C. Wallace, R. Walsh, J. Wang, J. Ward, D. R. Wark, H. M. Watson, N. K. Websdale, D. Weiden, A. Whitehead, M. Wicht, J. Wilkinson, G. Wilkinson, M. Williams, M. Williams, M. P. Williams, T. Wilson, F. F. Wimberley, J. Winn, M. A. Wishahi, J. Wislicki, W. Witek, M. Wormser, G. Wotton, S. A. Wraight, K. Wyllie, K. Xie, Y. Xu, Z. Yang, Z. Yao, Y. Yin, H. Yu, J. Yuan, X. Yushchenko, O. Zarebski, K. A. Zavertyaev, M. Zhang, L. Zhang, Y. Zhelezov, A. Zheng, Y. Zhu, X. Zhukov, V. Zucchelli, S.
Source :
Eur.Phys.J. C77 (2017) 609
Publication Year :
2017
Abstract
Using decays to $\phi$-meson pairs, the inclusive production of charmonium states in $b$-hadron decays is studied with $pp$ collision data corresponding to an integrated luminosity of $3.0fb^{-1}$, collected by the LHCb experiment at centre-of-mass energies of 7 and 8 TeV. Denoting by $B_C\equiv B(b\to CX)\times B(C\to\phi\phi)$ the inclusive branching fraction of a $b$ hadron to a charmonium state $C$ that decays into a pair of $\phi$ mesons, ratios $R^{C1}_{C2}\equiv B_{C1}/B_{C2}$ are determined as $R^{\chi_{c0}}_{\eta_c(1S)}=0.147\pm0.023\pm0.011$, $R^{\chi_{c1}}_{\eta_c (1S)}=0.073\pm0.016\pm0.006$, $R^{\chi_{c2}}_{\eta_c (1S)}=0.081\pm0.013\pm0.005$, $R^{\chi_{c1}}_{\chi_{c0}}=0.50\pm0.11\pm0.01$, $R^{\chi_{c2}}_{\chi_{c0}}=0.56\pm0.10\pm0.01$ and $R^{\eta_c (2S)}_{\eta_c(1S)}=0.040\pm0.011\pm0.004$. Here and below the first uncertainties are statistical and the second systematic. Upper limits at $90\%$ confidence level for the inclusive production of $X(3872)$, $X(3915)$ and $\chi_{c2}(2P)$ states are obtained as $R^{X(3872)}_{\chi_{c1}}<0.34$, $R^{X(3915)}_{\chi_{c0}}<0.12$ and $R^{\chi_{c2}(2P)}_{\chi_{c2}}<0.16$. Differential cross-sections as a function of transverse momentum are measured for the $\eta_c(1S)$ and $\chi_c$ states. The branching fraction of the decay $B_s^0\rightarrow\phi\phi\phi$ is measured for the first time, $B(B_s^0\to\phi\phi\phi)=(2.15\pm0.54\pm0.28\pm0.21_{B})\times 10^{-6}$. Here the third uncertainty is due to the branching fraction of the decay $B_s^0\to\phi\phi$, which is used for normalization. No evidence for intermediate resonances is seen. A preferentially transverse $\phi$ polarization is observed. The measurements allow the determination of the ratio of the branching fractions for the $\eta_c(1S)$ decays to $\phi\phi$ and $p\bar{p}$ as $B(\eta_c(1S)\to\phi\phi)/B(\eta_c(1S)\to p\bar{p})=1.79\pm0.14\pm0.32$.<br />Comment: All figures and tables, along with any supplementary material and additional information, are available at https://lhcbproject.web.cern.ch/lhcbproject/Publications/LHCbProjectPublic/LHCb-PAPER-2017-007.html . This version differs by minor editorial modifications corresponding to the EPJC publication. No changes in the content of the paper