Study of $$ {\mathrm{B}}_{\mathrm{s}}^0 $$ → J/ψπ+π−K+K− decays
R. Aaij, C. Abellán Beteta, T. Ackernley, B. Adeva, M. Adinolfi, H. Afsharnia, C. Aidala, S. Aiola, Z. Ajaltouni, S. Akar, J. Albrecht, F. Alessio, M. Alexander, A. Alfonso Albero, Z. Aliouche, G. Alkhazov, P. Álvarez Cartelle, S. Amato, Y. Amhis, L. An, L. Anderlini, A. Andreianov, M. Andreotti, F. Archilli, A. Artamonov, M. Artuso, K. Arzymatov, E. Aslanides, M. Atzeni, B. Audurier, S. Bachmann, Marie Bachmayer, J. J. Back, S. Baker, P. Baladrón Rodríguez, V. Balagura, W. Baldini, J. Baptista de Souza Leite, R. J. Barlow, S. Barsuk, W. Barter, M. Bartolini, F. Baryshnikov, J. M. Basels, G. Bassi, B. Batsukh, A. Battig, A. Bay, M. Becker, F. Bedeschi, I. Bediaga, A. Beiter, V. Belavin, S. Belin, V. Bellée, K. Belous, I. Belov, I. Belyaev, G. Bencivenni, E. Ben-Haim, A. Berezhnoy, R. Bernet, D. Berninghoff, H. C. Bernstein, C. Bertella, E. Bertholet, A. Bertolin, C. Betancourt, F. Betti, M.-O. Bettler, Ia. Bezshyiko, S. Bhasin, J. Bhom, L. Bian, M. S. Bieker, S. Bifani, Pierre Billoir, M. Birch, F. C. R. Bishop, A. Bizzeti, M. Bjørn, M. P. Blago, T. Blake, F. Blanc, S. Blusk, D. Bobulska, J. A. Boelhauve, O. Boente García, T. Boettcher, A. Boldyrev, A. Bondar, N. Bondar, S. Borghi, M. Borisyak, M. Borsato, J. T. Borsuk, S. A. Bouchiba, T. J. V. Bowcock, A. Boyer, C. Bozzi
Abstract
A bstract The decays $$ {\mathrm{B}}_{\mathrm{s}}^0 $$ <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> → J / ψπ + π − K + K − are studied using a data set corresponding to an integrated luminosity of 9 fb − 1 , collected with the LHCb detector in proton-proton collisions at centre-of-mass energies of 7, 8 and 13 TeV. The decays $$ {\mathrm{B}}_{\mathrm{s}}^0 $$ <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> → $$ \mathrm{J}/{\uppsi \mathrm{K}}^{\ast 0}{\overline{\mathrm{K}}}^{\ast 0} $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mi>ψK</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>∗</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mover><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>∗</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math> and $$ {\mathrm{B}}_{\mathrm{s}}^0 $$ <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> → χ c1 (3872)K + K − , where the K + K − pair does not originate from a ϕ meson, are observed for the first time. Precise measurements of the ratios of branching fractions between intermediate χ c1 (3872)ϕ, $$ \mathrm{J}/{\uppsi \mathrm{K}}^{\ast 0}{\overline{\mathrm{K}}}^{\ast 0} $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mi>ψK</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>∗</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mover><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>∗</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math> , ψ(2S)ϕ and χ c1 (3872)K + K − states are reported. A structure, denoted as X(4740), is observed in the J / ψϕ mass spectrum and, assuming a Breit-Wigner parameterisation, its mass and width are determined to be $$ {\displaystyle \begin{array}{c}{m}_{\mathrm{X}(4740)}=4741\pm 6\pm 6\kern0.5em \mathrm{MeV}/{c}^2,\\ {}{\Gamma}_{\mathrm{X}(4740)}=53\pm 15\pm 11\kern0.5em \mathrm{MeV},\end{array}} $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi><mml:mfenced><mml:mn>4740</mml:mn></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>4741</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mspace/><mml:mi>MeV</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>Γ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi><mml:mfenced><mml:mn>4740</mml:mn></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>53</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>15</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>11</mml:mn><mml:mspace/><mml:mi>MeV</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math> where the first uncertainty is statistical and the second is systematic. In addition, the most precise single measurement of the mass of the $$ {\mathrm{B}}_{\mathrm{s}}^0 $$ <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> meson is performed and gives a value of $$ {m}_{{\mathrm{B}}_{\mathrm{s}}^0}=5366.98\pm 0.07\pm 0.13\kern0.5em \mathrm{MeV}/{c}^2. $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msubsup></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5366.98</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.07</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.13</mml:mn><mml:mspace/><mml:mi>MeV</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>