Abstract
The very rare D∗(2007)0→μ+μ- decay is searched for by analysing B-→π-μ+μ- decays. The analysis uses a sample of beauty mesons produced in proton–proton collisions collected with the LHCb detector between 2011 and 2018, corresponding to an integrated luminosity of 9 \,fb - 1 . The signal signature corresponds to simultaneous peaks in the μ+μ- and π-μ+μ- invariant masses. No evidence for an excess of events over background is observed and an upper limit is set on the branching fraction of the decay at B(D∗(2007)0→μ+μ-)<2.6×10-8 at 90 % confidence level. This is the first limit on the branching fraction of D∗(2007)0→μ+μ- decays and the most stringent limit on D∗(2007) decays to leptonic final states. The analysis is the first search for a rare charm-meson decay exploiting production via beauty decays.
Original language | English |
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Article number | 666 |
Pages (from-to) | 1-14 |
Number of pages | 14 |
Journal | European Physical Journal C |
Volume | 83 |
Issue number | 7 |
Early online date | 26 Jul 2023 |
DOIs | |
Publication status | Published - Jul 2023 |
Bibliographical note
Funding Information:We express our gratitude to our colleagues in the CERN accelerator departments for the excellent performance of the LHC. We thank the technical and administrative staff at the LHCb institutes. We acknowledge support from CERN and from the national agencies: CAPES, CNPq, FAPERJ and FINEP (Brazil); MOST and NSFC (China); CNRS/IN2P3 (France); BMBF, DFG and MPG (Germany); INFN (Italy); NWO (Netherlands); MNiSW and NCN (Poland); MEN/IFA (Romania); MICINN (Spain); SNSF and SER (Switzerland); NASU (Ukraine); STFC (United Kingdom); DOE NP and NSF (USA). We acknowledge the computing resources that are provided by CERN, IN2P3 (France), KIT and DESY (Germany), INFN (Italy), SURF (Netherlands), PIC (Spain), GridPP (United Kingdom), CSCS (Switzerland), IFIN-HH (Romania), CBPF (Brazil), Polish WLCG (Poland) and NERSC (USA). We are indebted to the communities behind the multiple open-source software packages on which we depend. Individual groups or members have received support from ARC and ARDC (Australia); Minciencias (Colombia); AvH Foundation (Germany); EPLANET, Marie Skłodowska-Curie Actions, ERC and NextGenerationEU (European Union); A*MIDEX, ANR, IPhU and Labex P2IO, and Région Auvergne-Rhône-Alpes (France); Key Research Program of Frontier Sciences of CAS, CAS PIFI, CAS CCEPP, Fundamental Research Funds for the Central Universities, and Sci. & Tech. Program of Guangzhou (China); GVA, XuntaGal, GENCAT, Inditex, InTalent and Prog. Atracción Talento, CM (Spain); SRC (Sweden); the Leverhulme Trust, the Royal Society and UKRI (United Kingdom).
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In: European Physical Journal C, Vol. 83, No. 7, 666, 07.2023, p. 1-14.
Research output: Contribution to Journal › Article › Academic › peer-review
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T1 - Search for D∗(2007) → μ+μ- in B-→ π-μ+μ- decays
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AU - Punzi, G.
AU - Qi, H. R.
AU - Qian, W.
AU - Qin, N.
AU - Qu, S.
AU - Quagliani, R.
AU - Raab, N. V.
AU - Rachwal, B.
AU - Rademacker, J. H.
AU - Rajagopalan, R.
AU - Rama, M.
AU - Pernas, M. Ramos
AU - Rangel, M. S.
AU - Ratnikov, F.
AU - Raven, G.
AU - De Miguel, M. Rebollo
AU - Redi, F.
AU - Reich, J.
AU - Reiss, F.
AU - Ren, Z.
AU - Resmi, P. K.
AU - Ribatti, R.
AU - Ricci, A. M.
AU - Ricciardi, S.
AU - Richardson, K.
AU - Richardson-Slipper, M.
AU - Rinnert, K.
AU - Robbe, P.
AU - Robertson, G.
AU - Rodrigues, E.
AU - Fernandez, E. Rodriguez
AU - Lopez, J. A.Rodriguez
AU - Rodriguez, E. Rodriguez
AU - Rolf, D. L.
AU - Rollings, A.
AU - Roloff, P.
AU - Romanovskiy, V.
AU - Lamas, M. Romero
AU - Vidal, A. Romero
AU - Rotondo, M.
AU - Rudolph, M. S.
AU - Ruf, T.
AU - Fernandez, R. A.Ruiz
AU - Vidal, J. Ruiz
AU - Ryzhikov, A.
AU - Ryzka, J.
AU - Silva, J. J.Saborido
AU - Sagidova, N.
AU - Sahoo, N.
AU - Saitta, B.
AU - Salomoni, M.
AU - Gras, C. Sanchez
AU - Sanderswood, I.
AU - Santacesaria, R.
AU - Rios, C. Santamarina
AU - Santimaria, M.
AU - Santoro, L.
AU - Santovetti, E.
AU - Saranin, D.
AU - Sarpis, G.
AU - Sarpis, M.
AU - Sarti, A.
AU - Satriano, C.
AU - Satta, A.
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AU - Smead, L. G.Scantlebury
AU - Scarabotto, A.
AU - Schael, S.
AU - Scherl, S.
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AU - Schiller, M.
AU - Schindler, H.
AU - Schmelling, M.
AU - Schmidt, B.
AU - Schmitt, S.
AU - Schneider, O.
AU - Schopper, A.
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AU - Schulte, N.
AU - Schulte, S.
AU - Schune, M. H.
AU - Schwemmer, R.
AU - Schwering, G.
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AU - Sciuccati, A.
AU - Sellam, S.
AU - Semennikov, A.
AU - Soares, M. Senghi
AU - Sergi, A.
AU - Serra, N.
AU - Sestini, L.
AU - Seuthe, A.
AU - Shang, Y.
AU - Shangase, D. M.
AU - Shapkin, M.
AU - Shchemerov, I.
AU - Shchutska, L.
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AU - Shi, B.
AU - Shields, E. B.
AU - Shimizu, Y.
AU - Shmanin, E.
AU - Shorkin, R.
AU - Shupperd, J. D.
AU - Siddi, B. G.
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AU - Simi, G.
AU - Simone, S.
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AU - Skidmore, N.
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AU - Slater, M. W.
AU - Smallwood, J. C.
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AU - Smith, E.
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AU - Lavra, L. Soares
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AU - Soler, F. J.P.
AU - Solomin, A.
AU - Solovev, A.
AU - Solovyev, I.
AU - Song, R.
AU - De Almeida, F. L.Souza
AU - De Paula, B. Souza
AU - Norella, E. Spadaro
AU - Spedicato, E.
AU - Speer, J. G.
AU - Spiridenkov, E.
AU - Spradlin, P.
AU - Sriskaran, V.
AU - Stagni, F.
AU - Stahl, M.
AU - Stahl, S.
AU - Stanislaus, S.
AU - Stein, E. N.
AU - Steinkamp, O.
AU - Stenyakin, O.
AU - Stevens, H.
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AU - Su, Y. S.
AU - Suljik, F.
AU - Sun, J.
AU - Sun, L.
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AU - Swallow, P. N.
AU - Swientek, K.
AU - Szabelski, A.
AU - Szumlak, T.
AU - Szymanski, M.
AU - Tan, Y.
AU - Taneja, S.
AU - Tat, M. D.
AU - Terentev, A.
AU - Teubert, F.
AU - Thomas, E.
AU - Thompson, D. J.D.
AU - Tilquin, H.
AU - Tisserand, V.
AU - T’Jampens, S.
AU - Tobin, M.
AU - Tomassetti, L.
AU - Tonani, G.
AU - Tong, X.
AU - Machado, D. Torres
AU - Toscano, L.
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AU - Tuning, N.
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AU - Ustyuzhanin, A.
AU - Uwer, U.
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AU - Valassi, A.
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AU - Canudas, N. Valls
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AU - Van Hecke, H.
AU - van Herwijnen, E.
AU - Van Hulse, C. B.
AU - van Veghel, M.
AU - Gomez, R. Vazquez
AU - Regueiro, P. Vazquez
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AU - Vecchi, S.
AU - Velthuis, J. J.
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AU - Venkateswaran, A.
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AU - Diaz, M. Vieites
AU - Vilasis-Cardona, X.
AU - Figueras, E. Vilella
AU - Villa, A.
AU - Vincent, P.
AU - Volle, F. C.
AU - vom Bruch, D.
AU - Vorobyev, V.
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AU - Wan, G.
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AU - Wang, J.
AU - Wang, J.
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AU - Wang, Z.
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AU - Ward, J. A.
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AU - Websdale, D.
AU - Wei, Y.
AU - Westhenry, B. D.C.
AU - White, D. J.
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AU - Wilkinson, G.
AU - Wilkinson, M. K.
AU - Williams, I.
AU - Williams, M.
AU - Williams, M. R.J.
AU - Williams, R.
AU - Wilson, F. F.
AU - Wislicki, W.
AU - Witek, M.
AU - Witola, L.
AU - Wong, C. P.
AU - Wormser, G.
AU - Wotton, S. A.
AU - Wu, H.
AU - Wu, J.
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AU - Xu, A.
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AU - Xu, L.
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AU - Yeroshenko, V.
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AU - Zavertyaev, M.
AU - Zdybal, M.
AU - Zeng, M.
AU - Zhang, C.
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AU - Zhang, S.
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AU - Zuliani, D.
AU - Zunica, G.
AU - LHCb Collaboration
N1 - Funding Information: We express our gratitude to our colleagues in the CERN accelerator departments for the excellent performance of the LHC. We thank the technical and administrative staff at the LHCb institutes. We acknowledge support from CERN and from the national agencies: CAPES, CNPq, FAPERJ and FINEP (Brazil); MOST and NSFC (China); CNRS/IN2P3 (France); BMBF, DFG and MPG (Germany); INFN (Italy); NWO (Netherlands); MNiSW and NCN (Poland); MEN/IFA (Romania); MICINN (Spain); SNSF and SER (Switzerland); NASU (Ukraine); STFC (United Kingdom); DOE NP and NSF (USA). We acknowledge the computing resources that are provided by CERN, IN2P3 (France), KIT and DESY (Germany), INFN (Italy), SURF (Netherlands), PIC (Spain), GridPP (United Kingdom), CSCS (Switzerland), IFIN-HH (Romania), CBPF (Brazil), Polish WLCG (Poland) and NERSC (USA). We are indebted to the communities behind the multiple open-source software packages on which we depend. Individual groups or members have received support from ARC and ARDC (Australia); Minciencias (Colombia); AvH Foundation (Germany); EPLANET, Marie Skłodowska-Curie Actions, ERC and NextGenerationEU (European Union); A*MIDEX, ANR, IPhU and Labex P2IO, and Région Auvergne-Rhône-Alpes (France); Key Research Program of Frontier Sciences of CAS, CAS PIFI, CAS CCEPP, Fundamental Research Funds for the Central Universities, and Sci. & Tech. Program of Guangzhou (China); GVA, XuntaGal, GENCAT, Inditex, InTalent and Prog. Atracción Talento, CM (Spain); SRC (Sweden); the Leverhulme Trust, the Royal Society and UKRI (United Kingdom). Publisher Copyright: © 2023, The Author(s).
PY - 2023/7
Y1 - 2023/7
N2 - The very rare D∗(2007)0→μ+μ- decay is searched for by analysing B-→π-μ+μ- decays. The analysis uses a sample of beauty mesons produced in proton–proton collisions collected with the LHCb detector between 2011 and 2018, corresponding to an integrated luminosity of 9 \,fb - 1 . The signal signature corresponds to simultaneous peaks in the μ+μ- and π-μ+μ- invariant masses. No evidence for an excess of events over background is observed and an upper limit is set on the branching fraction of the decay at B(D∗(2007)0→μ+μ-)<2.6×10-8 at 90 % confidence level. This is the first limit on the branching fraction of D∗(2007)0→μ+μ- decays and the most stringent limit on D∗(2007) decays to leptonic final states. The analysis is the first search for a rare charm-meson decay exploiting production via beauty decays.
AB - The very rare D∗(2007)0→μ+μ- decay is searched for by analysing B-→π-μ+μ- decays. The analysis uses a sample of beauty mesons produced in proton–proton collisions collected with the LHCb detector between 2011 and 2018, corresponding to an integrated luminosity of 9 \,fb - 1 . The signal signature corresponds to simultaneous peaks in the μ+μ- and π-μ+μ- invariant masses. No evidence for an excess of events over background is observed and an upper limit is set on the branching fraction of the decay at B(D∗(2007)0→μ+μ-)<2.6×10-8 at 90 % confidence level. This is the first limit on the branching fraction of D∗(2007)0→μ+μ- decays and the most stringent limit on D∗(2007) decays to leptonic final states. The analysis is the first search for a rare charm-meson decay exploiting production via beauty decays.
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85181899310&partnerID=8YFLogxK
UR - http://www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=85181899310&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.1140/epjc/s10052-023-11759-6
DO - 10.1140/epjc/s10052-023-11759-6
M3 - Article
AN - SCOPUS:85181899310
SN - 1434-6044
VL - 83
SP - 1
EP - 14
JO - European Physical Journal C
JF - European Physical Journal C
IS - 7
M1 - 666
ER -