Back to Search Start Over

Measurement of the $B^0_s\to\mu^+\mu^-$ decay properties and search for the $B^0\to\mu^+\mu^-$ and $B^0_s\to\mu^+\mu^-\gamma$ decays

Authors :
LHCb collaboration
Aaij, R.
Beteta, C. Abellán
Ackernley, T.
Adeva, B.
Adinolfi, M.
Afsharnia, H.
Aidala, C. A.
Aiola, S.
Ajaltouni, Z.
Akar, S.
Albrecht, J.
Alessio, F.
Alexander, M.
Albero, A. Alfonso
Aliouche, Z.
Alkhazov, G.
Cartelle, P. Alvarez
Amato, S.
Amhis, Y.
An, L.
Anderlini, L.
Andreianov, A.
Andreotti, M.
Archilli, F.
Artamonov, A.
Artuso, M.
Arzymatov, K.
Aslanides, E.
Atzeni, M.
Audurier, B.
Bachmann, S.
Bachmayer, M.
Back, J. J.
Rodriguez, P. Baladron
Balagura, V.
Baldini, W.
Leite, J. Baptista
Barlow, R. J.
Barsuk, S.
Barter, W.
Bartolini, M.
Baryshnikov, F.
Basels, J. M.
Bassi, G.
Batsukh, B.
Battig, A.
Bay, A.
Becker, M.
Bedeschi, F.
Bediaga, I.
Beiter, A.
Belavin, V.
Belin, S.
Bellee, V.
Belous, K.
Belov, I.
Belyaev, I.
Bencivenni, G.
Ben-Haim, E.
Berezhnoy, A.
Bernet, R.
Berninghoff, D.
Bernstein, H. C.
Bertella, C.
Bertolin, A.
Betancourt, C.
Betti, F.
Bezshyiko, Ia.
Bhasin, S.
Bhom, J.
Bian, L.
Bieker, M. S.
Bifani, S.
Billoir, P.
Birch, M.
Bishop, F. C. R.
Bitadze, A.
Bizzeti, A.
Bjørn, M.
Blago, M. P.
Blake, T.
Blanc, F.
Blusk, S.
Bobulska, D.
Boelhauve, J. A.
Garcia, O. Boente
Boettcher, T.
Boldyrev, A.
Bondar, A.
Bondar, N.
Borghi, S.
Borisyak, M.
Borsato, M.
Borsuk, J. T.
Bouchiba, S. A.
Bowcock, T. J. V.
Boyer, A.
Bozzi, C.
Bradley, M. J.
Braun, S.
Rodriguez, A. Brea
Brodski, M.
Brodzicka, J.
Gonzalo, A. Brossa
Brundu, D.
Buonaura, A.
Burr, C.
Bursche, A.
Butkevich, A.
Butter, J. S.
Buytaert, J.
Byczynski, W.
Cadeddu, S.
Cai, H.
Calabrese, R.
Calefice, L.
Diaz, L. Calero
Cali, S.
Calladine, R.
Calvi, M.
Gomez, M. Calvo
Magalhaes, P. Camargo
Camboni, A.
Campana, P.
Quezada, A. F. Campoverde
Capelli, S.
Capriotti, L.
Carbone, A.
Carboni, G.
Cardinale, R.
Cardini, A.
Carli, I.
Carniti, P.
Carus, L.
Akiba, K. Carvalho
Vidal, A. Casais
Casse, G.
Cattaneo, M.
Cavallero, G.
Celani, S.
Cerasoli, J.
Chadwick, A. J.
Chapman, M. G.
Charles, M.
Charpentier, Ph.
Chatzikonstantinidis, G.
Barajas, C. A. Chavez
Chefdeville, M.
Chen, C.
Chen, S.
Chernov, A.
Chobanova, V.
Cholak, S.
Chrzaszcz, M.
Chubykin, A.
Chulikov, V.
Ciambrone, P.
Cicala, M. F.
Vidal, X. Cid
Ciezarek, G.
Clarke, P. E. L.
Clemencic, M.
Cliff, H. V.
Closier, J.
Cobbledick, J. L.
Coco, V.
Coelho, J. A. B.
Cogan, J.
Cogneras, E.
Cojocariu, L.
Collins, P.
Colombo, T.
Congedo, L.
Contu, A.
Cooke, N.
Coombs, G.
Corti, G.
Sobral, C. M. Costa
Couturier, B.
Craik, D. C.
Crkovská, J.
Torres, M. Cruz
Currie, R.
Da Silva, C. L.
Dadabaev, S.
Dall'Occo, E.
Dalseno, J.
D'Ambrosio, C.
Danilina, A.
d'Argent, P.
Davis, A.
Francisco, O. De Aguiar
De Bruyn, K.
De Capua, S.
De Cian, M.
De Miranda, J. M.
De Paula, L.
De Serio, M.
De Simone, D.
De Simone, P.
De Vellis, F.
de Vries, J. A.
Dean, C. T.
Decamp, D.
Del Buono, L.
Delaney, B.
Dembinski, H. -P.
Dendek, A.
Denysenko, V.
Derkach, D.
Deschamps, O.
Desse, F.
Dettori, F.
Dey, B.
Di Cicco, A.
Di Nezza, P.
Didenko, S.
Maronas, L. Dieste
Dijkstra, H.
Dobishuk, V.
Donohoe, A. M.
Dordei, F.
Reis, A. C. dos
Douglas, L.
Dovbnya, A.
Downes, A. G.
Dreimanis, K.
Dudek, M. W.
Dufour, L.
Duk, V.
Durante, P.
Durham, J. M.
Dutta, D.
Dziurda, A.
Dzyuba, A.
Easo, S.
Egede, U.
Egorychev, V.
Eidelman, S.
Eisenhardt, S.
Ek-In, S.
Eklund, L.
Ely, S.
Ene, A.
Epple, E.
Escher, S.
Eschle, J.
Esen, S.
Evans, T.
Falabella, A.
Fan, J.
Fan, Y.
Fang, B.
Farry, S.
Fazzini, D.
Féo, M.
Prieto, A. Fernandez
Fernez, A. D.
Ferrari, F.
Lopes, L. Ferreira
Rodrigues, F. Ferreira
Sole, S. Ferreres
Ferrillo, M.
Ferro-Luzzi, M.
Filippov, S.
Fini, R. A.
Fiorini, M.
Firlej, M.
Fischer, K. M.
Fitzgerald, D. S.
Fitzpatrick, C.
Fiutowski, T.
Fleuret, F.
Fontana, M.
Fontanelli, F.
Forty, R.
Lima, V. Franco
Sevilla, M. Franco
Frank, M.
Franzoso, E.
Frau, G.
Frei, C.
Friday, D. A.
Fu, J.
Fuehring, Q.
Funk, W.
Gabriel, E.
Gaintseva, T.
Torreira, A. Gallas
Galli, D.
Gambetta, S.
Gan, Y.
Gandelman, M.
Gandini, P.
Gao, Y.
Garau, M.
Martin, L. M. Garcia
Moreno, P. Garcia
Pardiñas, J. García
Plana, B. Garcia
Rosales, F. A. Garcia
Garrido, L.
Gaspar, C.
Geertsema, R. E.
Gerick, D.
Gerken, L. L.
Gersabeck, E.
Gersabeck, M.
Gershon, T.
Gerstel, D.
Ghez, Ph.
Gibson, V.
Giemza, H. K.
Giovannetti, M.
Gioventù, A.
Gironell, P. Gironella
Giubega, L.
Giugliano, C.
Gizdov, K.
Gkougkousis, E. L.
Gligorov, V. V.
Göbel, C.
Golobardes, E.
Golubkov, D.
Golutvin, A.
Gomes, A.
Fernandez, S. Gomez
Abrantes, F. Goncalves
Goncerz, M.
Gong, G.
Gorbounov, P.
Gorelov, I. V.
Gotti, C.
Govorkova, E.
Grabowski, J. P.
Grammatico, T.
Cardoso, L. A. Granado
Graugés, E.
Graverini, E.
Graziani, G.
Grecu, A.
Greeven, L. M.
Griffith, P.
Grillo, L.
Gromov, S.
Cazon, B. R. Gruberg
Gu, C.
Guarise, M.
Günther, P. A.
Gushchin, E.
Guth, A.
Guz, Y.
Gys, T.
Hadavizadeh, T.
Haefeli, G.
Haen, C.
Haimberger, J.
Halewood-leagas, T.
Hamilton, P. M.
Hammerich, J. P.
Han, Q.
Han, X.
Hancock, T. H.
Hansmann-Menzemer, S.
Harnew, N.
Harrison, T.
Hasse, C.
Hatch, M.
He, J.
Hecker, M.
Heijhoff, K.
Heinicke, K.
Hennequin, A. M.
Hennessy, K.
Henry, L.
Heuel, J.
Hicheur, A.
Hill, D.
Hilton, M.
Hollitt, S. E.
Hu, J.
Hu, W.
Hu, X.
Huang, W.
Huang, X.
Hulsbergen, W.
Hunter, R. J.
Hushchyn, M.
Hutchcroft, D.
Hynds, D.
Ibis, P.
Idzik, M.
Ilin, D.
Ilten, P.
Inglessi, A.
Ishteev, A.
Ivshin, K.
Jacobsson, R.
Jakobsen, S.
Jans, E.
Jashal, B. K.
Jawahery, A.
Jevtic, V.
Jiang, F.
John, M.
Johnson, D.
Jones, C. R.
Jones, T. P.
Jost, B.
Jurik, N.
Kandybei, S.
Kang, Y.
Karacson, M.
Karpov, M.
Keizer, F.
Kenzie, M.
Ketel, T.
Khanji, B.
Kharisova, A.
Kholodenko, S.
Kirn, T.
Kirsebom, V. S.
Kitouni, O.
Klaver, S.
Klimaszewski, K.
Koliiev, S.
Kondybayeva, A.
Konoplyannikov, A.
Kopciewicz, P.
Kopecna, R.
Koppenburg, P.
Korolev, M.
Kostiuk, I.
Kot, O.
Kotriakhova, S.
Kravchenko, P.
Kravchuk, L.
Krawczyk, R. D.
Kreps, M.
Kress, F.
Kretzschmar, S.
Krokovny, P.
Krupa, W.
Krzemien, W.
Kucewicz, W.
Kucharczyk, M.
Kudryavtsev, V.
Kuindersma, H. S.
Kunde, G. J.
Kvaratskheliya, T.
Lacarrere, D.
Lafferty, G.
Lai, A.
Lampis, A.
Lancierini, D.
Lane, J. J.
Lane, R.
Lanfranchi, G.
Langenbruch, C.
Langer, J.
Lantwin, O.
Latham, T.
Lazzari, F.
Gac, R. Le
Lee, S. H.
Lefèvre, R.
Leflat, A.
Legotin, S.
Leroy, O.
Lesiak, T.
Leverington, B.
Li, H.
Li, L.
Li, P.
Li, S.
Li, Y.
Li, Z.
Liang, X.
Lin, T.
Lindner, R.
Lisovskyi, V.
Litvinov, R.
Liu, G.
Liu, H.
Liu, S.
Loi, A.
Castro, J. Lomba
Longstaff, I.
Lopes, J. H.
Lovell, G. H.
Lu, Y.
Lucchesi, D.
Luchuk, S.
Martinez, M. Lucio
Lukashenko, V.
Luo, Y.
Lupato, A.
Luppi, E.
Lupton, O.
Lusiani, A.
Lyu, X.
Ma, L.
Ma, R.
Maccolini, S.
Machefert, F.
Maciuc, F.
Macko, V.
Mackowiak, P.
Maddrell-Mander, S.
Madejczyk, O.
Mohan, L. R. Madhan
Maev, O.
Maevskiy, A.
Maisuzenko, D.
Majewski, M. W.
Malczewski, J. J.
Malde, S.
Malecki, B.
Malinin, A.
Maltsev, T.
Malygina, H.
Manca, G.
Mancinelli, G.
Manuzzi, D.
Marangotto, D.
Maratas, J.
Marchand, J. F.
Marconi, U.
Mariani, S.
Benito, C. Marin
Marinangeli, M.
Marks, J.
Marshall, A. M.
Marshall, P. J.
Martellotti, G.
Martinazzoli, L.
Martinelli, M.
Santos, D. Martinez
Vidal, F. Martinez
Massafferri, A.
Materok, M.
Matev, R.
Mathad, A.
Mathe, Z.
Matiunin, V.
Matteuzzi, C.
Mattioli, K. R.
Mauri, A.
Maurice, E.
Mauricio, J.
Mazurek, M.
McCann, M.
Mcconnell, L.
Mcgrath, T. H.
McNab, A.
McNulty, R.
Mead, J. V.
Meadows, B.
Meier, G.
Meinert, N.
Melnychuk, D.
Meloni, S.
Merk, M.
Merli, A.
Garcia, L. Meyer
Mikhasenko, M.
Milanes, D. A.
Millard, E.
Milovanovic, M.
Minard, M. -N.
Minotti, A.
Minzoni, L.
Mitchell, S. E.
Mitreska, B.
Mitzel, D. S.
Mödden, A.
Mohammed, R. A.
Moise, R. D.
Mombächer, T.
Monroy, I. A.
Monteil, S.
Morandin, M.
Morello, G.
Morello, M. J.
Moron, J.
Morris, A. B.
Morris, A. G.
Mountain, R.
Mu, H.
Muheim, F.
Mulder, M.
Müller, D.
Müller, K.
Murphy, C. H.
Murray, D.
Muzzetto, P.
Naik, P.
Nakada, T.
Nandakumar, R.
Nanut, T.
Nasteva, I.
Needham, M.
Neri, I.
Neri, N.
Neubert, S.
Neufeld, N.
Newcombe, R.
Nguyen, T. D.
Nguyen-Mau, C.
Niel, E. M.
Nieswand, S.
Nikitin, N.
Nolte, N. S.
Normand, C.
Nunez, C.
Oblakowska-Mucha, A.
Obraztsov, V.
O'Hanlon, D. P.
Oldeman, R.
Olivares, M. E.
Onderwater, C. J. G.
Ossowska, A.
Goicochea, J. M. Otalora
Ovsiannikova, T.
Owen, P.
Oyanguren, A.
Pagare, B.
Pais, P. R.
Pajero, T.
Palano, A.
Palutan, M.
Pan, Y.
Panshin, G.
Papanestis, A.
Pappagallo, M.
Pappalardo, L. L.
Pappenheimer, C.
Parker, W.
Parkes, C.
Parkinson, C. J.
Passalacqua, B.
Passaleva, G.
Pastore, A.
Patel, M.
Patrignani, C.
Pawley, C. J.
Pearce, A.
Pellegrino, A.
Altarelli, M. Pepe
Perazzini, S.
Pereima, D.
Perret, P.
Petric, M.
Petridis, K.
Petrolini, A.
Petrov, A.
Petrucci, S.
Petruzzo, M.
Pham, T. T. H.
Philippov, A.
Pica, L.
Piccini, M.
Pietrzyk, B.
Pietrzyk, G.
Pili, M.
Pinci, D.
Pisani, F.
K, Resmi P.
Placinta, V.
Plews, J.
Casasus, M. Plo
Polci, F.
Lener, M. Poli
Poliakova, M.
Poluektov, A.
Polukhina, N.
Polyakov, I.
Polycarpo, E.
Pomery, G. J.
Ponce, S.
Popov, D.
Popov, S.
Poslavskii, S.
Prasanth, K.
Promberger, L.
Prouve, C.
Pugatch, V.
Pullen, H.
Punzi, G.
Qi, H.
Qian, W.
Qin, J.
Qin, N.
Quagliani, R.
Quintana, B.
Raab, N. V.
Trejo, R. I. Rabadan
Rachwal, B.
Rademacker, J. H.
Rama, M.
Pernas, M. Ramos
Rangel, M. S.
Ratnikov, F.
Raven, G.
Reboud, M.
Redi, F.
Reiss, F.
Alepuz, C. Remon
Ren, Z.
Renaudin, V.
Ribatti, R.
Ricciardi, S.
Rinnert, K.
Robbe, P.
Robertson, G.
Rodrigues, A. B.
Rodrigues, E.
Lopez, J. A. Rodriguez
Rollings, A.
Roloff, P.
Romanovskiy, V.
Lamas, M. Romero
Vidal, A. Romero
Roth, J. D.
Rotondo, M.
Rudolph, M. S.
Ruf, T.
Vidal, J. Ruiz
Ryzhikov, A.
Ryzka, J.
Silva, J. J. Saborido
Sagidova, N.
Sahoo, N.
Saitta, B.
Salomoni, M.
Gras, C. Sanchez
Santacesaria, R.
Rios, C. Santamarina
Santimaria, M.
Santovetti, E.
Saranin, D.
Sarpis, G.
Sarpis, M.
Sarti, A.
Satriano, C.
Satta, A.
Saur, M.
Savrina, D.
Sazak, H.
Smead, L. G. Scantlebury
Scarabotto, A.
Schael, S.
Schellenberg, M.
Schiller, M.
Schindler, H.
Schmelling, M.
Schmidt, B.
Schneider, O.
Schopper, A.
Schubiger, M.
Schulte, S.
Schune, M. H.
Schwemmer, R.
Sciascia, B.
Sellam, S.
Semennikov, A.
Soares, M. Senghi
Sergi, A.
Serra, N.
Sestini, L.
Seuthe, A.
Seyfert, P.
Shang, Y.
Shangase, D. M.
Shapkin, M.
Shchemerov, I.
Shchutska, L.
Shears, T.
Shekhtman, L.
Shen, Z.
Shevchenko, V.
Shields, E. B.
Shmanin, E.
Shupperd, J. D.
Siddi, B. G.
Coutinho, R. Silva
Simi, G.
Simone, S.
Skidmore, N.
Skwarnicki, T.
Slater, M. W.
Slazyk, I.
Smallwood, J. C.
Smeaton, J. G.
Smetkina, A.
Smith, E.
Smith, M.
Snoch, A.
Soares, M.
Lavra, L. Soares
Sokoloff, M. D.
Soler, F. J. P.
Solovev, A.
Solovyev, I.
De Almeida, F. L. Souza
De Paula, B. Souza
Spaan, B.
Norella, E. Spadaro
Spradlin, P.
Stagni, F.
Stahl, M.
Stahl, S.
Stefko, P.
Steinkamp, O.
Stenyakin, O.
Stevens, H.
Stone, S.
Stramaglia, M. E.
Straticiuc, M.
Strekalina, D.
Suljik, F.
Sun, J.
Sun, L.
Sun, Y.
Svihra, P.
Swallow, P. N.
Swientek, K.
Szabelski, A.
Szumlak, T.
Szymanski, M.
Taneja, S.
Terentev, A.
Teubert, F.
Thomas, E.
Thomson, K. A.
Tisserand, V.
T'Jampens, S.
Tobin, M.
Tomassetti, L.
Machado, D. Torres
Tou, D. Y.
Tran, M. T.
Trifonova, E.
Trippl, C.
Tuci, G.
Tully, A.
Tuning, N.
Ukleja, A.
Unverzagt, D. J.
Ursov, E.
Usachov, A.
Ustyuzhanin, A.
Uwer, U.
Vagner, A.
Vagnoni, V.
Valassi, A.
Valenti, G.
Canudas, N. Valls
van Beuzekom, M.
Van Dijk, M.
van Herwijnen, E.
Van Hulse, C. B.
van Veghel, M.
Gomez, R. Vazquez
Regueiro, P. Vazquez
Sierra, C. Vázquez
Vecchi, S.
Velthuis, J. J.
Veltri, M.
Venkateswaran, A.
Veronesi, M.
Vesterinen, M.
Vieira, D.
Diaz, M. Vieites
Viemann, H.
Vilasis-Cardona, X.
Figueras, E. Vilella
Villa, A.
Vincent, P.
Bruch, D. Vom
Vorobyev, A.
Vorobyev, V.
Voropaev, N.
Vos, K.
Waldi, R.
Walsh, J.
Wang, C.
Wang, J.
Wang, M.
Wang, R.
Wang, Y.
Wang, Z.
Wark, H. M.
Watson, N. K.
Weber, S. G.
Websdale, D.
Weisser, C.
Westhenry, B. D. C.
White, D. J.
Whitehead, M.
Wiedner, D.
Wilkinson, G.
Wilkinson, M.
Williams, I.
Williams, M.
Williams, M. R. J.
Wilson, F. F.
Wislicki, W.
Witek, M.
Witola, L.
Wormser, G.
Wotton, S. A.
Wu, H.
Wyllie, K.
Xiang, Z.
Xiao, D.
Xie, Y.
Xu, A.
Xu, J.
Xu, L.
Xu, M.
Xu, Q.
Xu, Z.
Yang, D.
Yang, S.
Yang, Y.
Yang, Z.
Yao, Y.
Yeomans, L. E.
Yin, H.
Yu, J.
Yuan, X.
Yushchenko, O.
Zaffaroni, E.
Zavertyaev, M.
Zdybal, M.
Zenaiev, O.
Zeng, M.
Zhang, D.
Zhang, L.
Zhang, S.
Zhang, Y.
Zharkova, A.
Zhelezov, A.
Zheng, Y.
Zhou, X.
Zhou, Y.
Zhu, X.
Zhu, Z.
Zhukov, V.
Zonneveld, J. B.
Zou, Q.
Zucchelli, S.
Zuliani, D.
Zunica, G.
Source :
Phys. Rev. D105 (2022) 012010
Publication Year :
2021

Abstract

An improved measurement of the decay $B^0_s\to\mu^+\mu^-$ and searches for the decays $B^0\to\mu^+\mu^-$ and $B^0_s\to\mu^+\mu^-\gamma$ are performed at the LHCb experiment using data collected in proton-proton collisions at $\sqrt{s} = 7,~8$ and $13$ TeV, corresponding to integrated luminosities of 1, 2 and 6 fb$^{-1}$, respectively. The $B^0_s\to\mu^+\mu^-$ branching fraction and effective lifetime are measured to be ${\mathcal{B}}(B^0_s\to\mu^+\mu^-)=\left(3.09^{+0.46+0.15}_{-0.43-0.11}\right)\times 10^{-9}$ and $\tau(B^0_s\to\mu^+\mu^-)=(2.07\pm 0.29\pm 0.03)$ ps, respectively, where the uncertainties include both statistical and systematic contributions. No significant signal for $B^0\to\mu^+\mu^-$ and $B^0_s\to\mu^+\mu^-\gamma$ decays is found and the upper limits $\mathcal{B}(B^0\to\mu^+\mu^-)<2.6\times 10^{-10}$ and $\mathcal{B}(B^0_s\to\mu^+\mu^-\gamma)<2.0\times 10^{-9}$ at 95% confidence level are determined, where the latter is limited to the range $m_{\mu\mu} > 4.9$ GeV$/c^2$. Additionally, the ratio between the $B^0\to\mu^+\mu^-$ and $B^0_s\to\mu^+\mu^-$ branching fractions is measured to be $\mathcal{R}_{\mu^+\mu^-}<0.095$ at 95% confidence level. The results are in agreement with the Standard Model predictions.<br />Comment: All figures and tables, along with machine-readable versions and any supplementary material and additional information, are available at https://cern.ch/lhcbproject/Publications/p/LHCb-PAPER-2021-008.html. V3 contains the version published in Phys. Rev. D

Subjects

Subjects :
High Energy Physics - Experiment

Details

Database :
arXiv
Journal :
Phys. Rev. D105 (2022) 012010
Publication Type :
Report
Accession number :
edsarx.2108.09283
Document Type :
Working Paper
Full Text :
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.105.012010