Measurement of the Bs0→μ+μ− branching fraction and effective lifetime and search for B0→μ+μ− decays

Aaij, R. et al. (2017) Measurement of the Bs0→μ+μ− branching fraction and effective lifetime and search for B0→μ+μ− decays. Physical Review Letters, 118(19), 191801. (doi: 10.1103/PhysRevLett.118.191801)

Abstract

A search for the rare decays B0 s → μþμ− and B0 → μþμ− is performed at the LHCb experiment using data collected in pp collisions corresponding to a total integrated luminosity of 4.4 fb−1. An excess of B0 s → μþμ− decays is observed with a significance of 7.8 standard deviations, representing the first observation of this decay in a single experiment. The branching fraction is measured to be BðB0 s → μþμ−Þ¼ð3.0 0.6þ0.3 −0.2 Þ × 10−9, where the first uncertainty is statistical and the second systematic. The first measurement of the B0 s → μþμ− effective lifetime, τðB0 s → μþμ−Þ ¼ 2.04 0.44 0.05 ps, is reported. No significant excess of B0 → μþμ− decays is found, and a 95% confidence level upper limit, BðB0→ μþμ−Þ < 3.4 × 10−10, is determined. All results are in agreement with the standard model expectations.

• Item Type: Articles
• Status: Published
• Refereed: Yes
• Glasgow Author(s) Enlighten ID: Dean, Cameron and Alexander, Dr Michael and Schiller, Dr Manuel and Beddow, John and Spradlin, Dr Patrick and Soler, Professor Paul and Traill, Mr Murdo and Karodia, Sarah and Eklund, Prof Lars and Longstaff, Iain Richard and Wraight, Dr Kenneth
• Authors: Aaij, R., Adeva, B., Adinolfi, M., Ajaltouni, Z., Akar, S., Albrecht, J., Alessio, F., Alexander, M., Ali, S., Alkhazov, G., Alvarez Cartelle, P., Alves, 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., Arnau Romeu, J., 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., Batsukh, B., 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, I., 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., Calvo Gomez, M., Camboni, A., Campana, P., Campora Perez, D. H., Capriotti, L., Carbone, A., Carboni, G., Cardinale, R., Cardini, A., Carniti, P., Carson, L., Carvalho Akiba, K., Casse, G., Cassina, L., Castillo Garcia, L., Cattaneo, M., Cavallero, G., Cenci, R., Chamont, D., Charles, M., Charpentier, P., Chatzikonstantinidis, G., Chefdeville, M., Chen, S., Cheung, S. F., Chobanova, V., Chrzaszcz, M., Chubykin, A., Cid Vidal, X., 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., Costa Sobral, C. M., Couturier, B., Cowan, G. A., Craik, D. C., Crocombe, A., Cruz Torres, M., Cunliffe, S., Currie, R., D’Ambrosio, C., Da Cunha Marinho, F., Dall’Occo, E., Dalseno, J., David, P. N. Y., 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., Demmer, M., Dendek, A., Derkach, D., Deschamps, O., Dettori, F., Dey, B., Di Canto, A., Dijkstra, H., Dordei, F., Dorigo, M., Dosil Suárez, A., Dovbnya, A., Dreimanis, K., Dufour, L., Dujany, G., Dungs, K., Durante, P., Dzhelyadin, R., 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., Fernandez Prieto, A., Ferrari, F., Ferreira Rodrigues, F., 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., Franco Lima, V., Frank, M., Frei, C., Fu, J., Funk, W., Furfaro, E., Färber, C., Gallas Torreira, A., Galli, D., Gallorini, S., Gambetta, S., Gandelman, M., Gandini, P., Gao, Y., Garcia Martin, L. M., García Pardiñas, J., Garra Tico, J., Garrido, L., Garsed, P. J., Gascon, D., Gaspar, C., Gavardi, L., Gazzoni, G., Gerick, D., Gersabeck, E., Gersabeck, M., Gershon, T., Ghez, P., 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., Graciani Diaz, R., Granado Cardoso, L. A., Graugés, E., Graverini, E., Graziani, G., Grecu, A., Greim, R., Griffith, P., Grillo, L., Gruberg Cazon, B. R., Grünberg, O., Gushchin, E., Guz, Y., 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., Koppenburg, P., Kosmyntseva, A., Kotriakhova, S., Kozeiha, M., Kravchuk, L., Kreplin, K., 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., Le Gac, R., van Leerdam, J., Leflat, A., Lefrançois, J., Lefèvre, R., Lemaitre, F., Lemos Cid, E., 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., Lucio Martinez, M., 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., Marin Benito, C., Marinangeli, M., Marino, P., Marks, J., Martellotti, G., Martin, M., Martinelli, M., Martinez Santos, D., Martinez Vidal, F., Martins Tostes, D., 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., Molina Rodriguez, J., Monroy, I. A., Monteil, S., Morandin, M., Morawski, P., 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., Otalora Goicochea, J. M., Otto, A., 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., Pepe Altarelli, M., Perazzini, S., Perret, P., Perrin-Terrin, M., Pescatore, L., Petridis, K., Petrolini, A., Petrov, A., Petruzzo, M., Picatoste Olloqui, E., Pietrzyk, B., Pikies, M., Pinci, D., Pistone, A., Piucci, A., Placinta, V., Playfer, S., Plo Casasus, M., Poikela, T., Polci, F., Poli Lener, M., 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., Puig Navarro, A., Punzi, G., Qian, C., Qian, W., Quagliani, R., Rachwal, B., Rademacker, J. H., Rama, M., Ramos Pernas, M., Rangel, M. S., Raniuk, I., Ratnikov, F., Raven, G., Redi, F., Reichert, S., dos Reis, A. C., Remon Alepuz, C., Renaudin, V., Ricciardi, S., Richards, S., Rihl, M., Rinnert, K., Rives Molina, V., Robbe, P., Rodrigues, A. B., Rodrigues, E., Rodriguez Lopez, J. A., Rodriguez Perez, P., Rogozhnikov, A., Roiser, S., Rollings, A., Romanovskiy, V., Romero Vidal, A., Ronayne, J. W., Rotondo, M., Rudolph, M. S., Ruf, T., Ruiz Valls, P., Saborido Silva, J. J., Sadykhov, E., Sagidova, N., Saitta, B., Salustino Guimaraes, V., Sanchez Gonzalo, D., Sanchez Mayordomo, C., Sanmartin Sedes, B., Santacesaria, R., Santamarina Rios, C., 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., Silva Coutinho, R., Silva de Oliveira, L., Simi, G., Simone, S., Sirendi, M., Skidmore, N., Skwarnicki, T., Smith, E., Smith, I. T., Smith, J., Smith, M., Soares Lavra, l., Sokoloff, M. D., Soler, F. J. P., Souza De Paula, B., 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., 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., Tourinho Jadallah Aoude, R., 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., Ustyuzhanin, A., Uwer, U., Vacca, C., Vagnoni, V., Valassi, A., Valat, S., Valenti, G., Vazquez Gomez, R., Vazquez Regueiro, P., Vecchi, S., van Veghel, M., Velthuis, J. J., Veltri, M., Veneziano, G., Venkateswaran, A., Verlage, T. A., Vernet, M., Vesterinen, M., Viana Barbosa, J. V., Viaud, B., Vieira, D., Vieites Diaz, M., Viemann, H., Vilasis-Cardona, X., Vitti, M., Volkov, V., Vollhardt, A., Voneki, B., Vorobyev, A., Vorobyev, V., Voß, C., de Vries, J. A., Vázquez Sierra, C., 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, M., 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., Xing, Z., Xu, Z., Yang, 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., and Zucchelli, S.
• College/School: College of Science and Engineering > School of Physics and Astronomy
• Journal Name: Physical Review Letters
• Publisher: American Physical Society
• ISSN: 0031-9007
• ISSN (Online): 1079-7114
• Published Online: 11 May 2017
• Copyright Holders: Copyright © 2017 CERN, for the LHCb Collaboration
• First Published: First published in Physical Review Letters 118(19): 191801
• Publisher Policy: Reproduced under a Creative Commons License