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

Subjects

Subjects :
High Energy Physics - Experiment

Details

Database :
arXiv
Journal :
Eur.Phys.J. C77 (2017) 609
Publication Type :
Report
Accession number :
edsarx.1706.07013
Document Type :
Working Paper
Full Text :
https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-017-5151-8