Measurement of b-hadron branching fractions for two-body decays into charmless charged hadrons
Authors:   The LHCb collaboration, Aaij R. , Abellan Beteta C. , Adeva B. , Adinolfi M. , Adrover C. , Affolder A. , Ajaltouni Z. , Albrecht J. , Alessio F. , Alexander M. , Ali S. , Alkhazov G. , Alvarez Cartelle P. , Alves A. A. , Amato S. , Amhis Y. , Anderson J. , Appleby R. B. , Aquines Gutierrez O. , Archilli F. , Artamonov A. , Artuso M. , Aslanides E. , Auriemma G. , Bachmann S. , Back J. J. , Balagura V. , Baldini W. , Barlow R. J. , Barschel C. , Barsuk S. , Barter W. , Bates A. , Bauer C. , Bauer Th. , Bay A. , Bediaga I. , Belogurov S. , Belous K. , Belyaev I. , Ben-Haim E. , Benayoun M. , Bencivenni G. , Benson S. , Benton J. , Bernet R. , Bettler M.-O. , van Beuzekom M. , Bien A. , Bifani S. , Bird T. , Bizzeti A. , Bjørnstad P. M. , Blake T. , Blanc F. , Blanks C. , Blouw J. , Blusk S. , Bobrov A. , Bocci V. , Bondar A. , Bondar N. , Bonivento W. , Borghi S. , Borgia A. , Bowcock T. J. V. , Bozzi C. , Brambach T. , van den Brand J. , Bressieux J. , Brett D. , Britsch M. , Britton T. , Brook N. H. , Brown H. , de Bruyn K. , Büchler-Germann A. , Burducea I. , Bursche A. , Buytaert J. , Cadeddu S. , Callot O. , Calvi M. , Calvo Gomez M. , Camboni A. , Campana P. , Carbone A. , Carboni G. , Cardinale R. , Cardini A. , Carson L. , Carvalho Akiba K. , Casse G. , Cattaneo M. , Cauet Ch. , Charles M. , Charpentier Ph. , Chiapolini N. , Ciba K. , Cid Vidal X. , Ciezarek G. , Clarke P. E. L. , Clemencic M. , Cliff H. V. , Closier J. , Coca C. , Coco V. , Cogan J. , Collins P. , Comerma-Montells A. , Contu A. , Cook A. , Coombes M. , Corti G. , Couturier B. , Cowan G. A. , Currie R. , D’Ambrosio C. , David P. , David P. N. Y. , De Bonis I. , De Capua S. , De Cian M. , De Miranda J. M. , De Paula L. , De Simone P. , Decamp D. , Deckenhoff M. , Degaudenzi H. , Del Buono L. , Deplano C. , Derkach D. , Deschamps O. , Dettori F. , Dickens J. , Dijkstra H. , Diniz Batista P. , Domingo Bonal F. , Donleavy S. , Dordei F. , Dosil Suárez A. , Dossett D. , Dovbnya A. , Dupertuis F. , Dzhelyadin R. , Dziurda A. , Easo S. , Egede U. , Egorychev V. , Eidelman S. , van Eijk D. , Eisele F. , Eisenhardt S. , Ekelhof R. , Eklund L. , Elsasser Ch. , Elsby D. , Esperante Pereira D. , Falabella A. , Färber C. , Fardell G. , Farinelli C. , Farry S. , Fave V. , Fernandez Albor V. , Ferro-Luzzi M. , Filippov S. , Fitzpatrick C. , Fontana M. , Fontanelli F. , Forty R. , Francisco O. , Frank M. , Frei C. , Frosini M. , Furcas S. , Gallas Torreira A. , Galli D. , Gandelman M. , Gandini P. , Gao Y. , Garnier J-C. , Garofoli J. , Garra Tico J. , Garrido L. , Gascon D. , Gaspar C. , Gauld R. , Gauvin N. , Gersabeck M. , Gershon T. , Ghez Ph. , Gibson V. , Gligorov V. V. , Göbel C. , Golubkov D. , Golutvin A. , Gomes A. , Gordon H. , Grabalosa Gándara M. , Graciani Diaz R. , Granado Cardoso L. A. , Graugés E. , Graziani G. , Grecu A. , Greening E. , Gregson S. , Gui B. , Gushchin E. , Guz Yu. , Gys T. , Hadjivasiliou C. , Haefeli G. , Haen C. , Haines S. C. , Hampson T. , Hansmann-Menzemer S. , Harji R. , Harnew N. , Harrison J. , Harrison P. F. , Hartmann T. , He J. , Heijne V. , Hennessy K. , Henrard P. , Hernando Morata J. A. , van Herwijnen E. , Hicks E. , Holubyev K. , Hopchev P. , Hulsbergen W. , Hunt P. , Huse T. , Huston R. S. , Hutchcroft D. , Hynds D. , Iakovenko V. , Ilten P. , Imong J. , Jacobsson R. , Jaeger A. , Jahjah Hussein M. , Jans E. , Jansen F. , Jaton P. , Jean-Marie B. , Jing F. , John M. , Johnson D. , Jones C. R. , Jost B. , Kaballo M. , Kandybei S. , Karacson M. , Karbach T. M. , Keaveney J. , Kenyon I. R. , Kerzel U. , Ketel T. , Keune A. , Khanji B. , Kim Y. M. , Knecht M. , Koopman R. F. , Koppenburg P. , Korolev M. , Kozlinskiy A. , Kravchuk L. , Kreplin K. , Kreps M. , Krocker G. , Krokovny P. , Kruse F. , Kruzelecki K. , Kucharczyk M. , Kudryavtsev V. , Kvaratskheliya T. , La Thi V. N. , Lacarrere D. , Lafferty G. , Lai A. , Lambert D. , Lambert R. W. , Lanciotti E. , Lanfranchi G. , Langenbruch C. , Latham T. , Lazzeroni C. , Le Gac R. , van Leerdam J. , Lees J.-P. , Lefèvre R. , Leflat A. , Lefrançois J. , Leroy O. , Lesiak T. , Li L. , Li Gioi L. , Lieng M. , Liles M. , Lindner R. , Linn C. , Liu B. , Liu G. , von Loeben J. , Lopes J. H. , Lopez Asamar E. , Lopez-March N. , Lu H. , Luisier J. , Mac Raighne A. , Machefert F. , Machikhiliyan I. V. , Maciuc F. , Maev O. , Magnin J. , Malde S. , Mamunur R. M. D. , Manca G. , Mancinelli G. , Mangiafave N. , Marconi U. , Märki R. , Marks J. , Martellotti G. , Martens A. , Martin L. , Martín Sánchez A. , Martinelli M. , Martinez Santos D. , Massafferri A. , Mathe Z. , Matteuzzi C. , Matveev M. , Maurice E. , Maynard B. , Mazurov A. , McGregor G. , McNulty R. , Meissner M. , Merk M. , Merkel J. , Miglioranzi S. , Milanes D. A. , Minard M.-N. , Molina Rodriguez J. , Monteil S. , Moran D. , Morawski P. , Mountain R. , Mous I. , Muheim F. , Müller K. , Muresan R. , Muryn B. , Muster B. , Mylroie-Smith J. , Naik P. , Nakada T. , Nandakumar R. , Nasteva I. , Needham M. , Neufeld N. , Nguyen A. D. , Nguyen-Mau C. , Nicol M. , Niess V. , Nikitin N. , Nomerotski A. , Novoselov A. , Oblakowska-Mucha A. , Obraztsov V. , Oggero S. , Ogilvy S. , Okhrimenko O. , Oldeman R. , Orlandea M. , Otalora Goicochea J. M. , Owen P. , Pal B. K. , Palacios J. , Palano A. , Palutan M. , Panman J. , Papanestis A. , Pappagallo M. , Parkes C. , Parkinson C. J. , Passaleva G. , Patel G. D. , Patel M. , Paterson S. K. , Patrick G. N. , Patrignani C. , Pavel-Nicorescu C. , Pazos Alvarez A. , Pellegrino A. , Penso G. , Pepe Altarelli M. , Perazzini S. , Perego D. L. , Perez Trigo E. , Pérez-Calero Yzquierdo A. , Perret P. , Perrin-Terrin M. , Pessina G. , Petrolini A. , Phan A. , Picatoste Olloqui E. , Pie Valls B. , Pietrzyk B. , Pilař T. , Pinci D. , Plackett R. , Playfer S. , Plo Casasus M. , Polok G. , Poluektov A. , Polycarpo E. , Popov D. , Popovici B. , Potterat C. , Powell A. , Prisciandaro J. , Pugatch V. , Puig Navarro A. , Qian W. , Rademacker J. H. , Rakotomiaramanana B. , Rangel M. S. , Raniuk I. , Raven G. , Redford S. , Reid M. M. , dos Reis A. C. , Ricciardi S. , Richards A. , Rinnert K. , Roa Romero D. A. , Robbe P. , Rodrigues E. , Rodrigues F. , Rodriguez Perez P. , Rogers G. J. , Roiser S. , Romanovsky V. , Rosello M. , Rouvinet J. , Ruf T. , Ruiz H. , Sabatino G. , Saborido Silva J. J. , Sagidova N. , Sail P. , Saitta B. , Salzmann C. , Sannino M. , Santacesaria R. , Santamarina Rios C. , Santinelli R. , Santovetti E. , Sapunov M. , Sarti A. , Satriano C. , Satta A. , Savrie M. , Savrina D. , Schaack P. , Schiller M. , Schindler H. , Schleich S. , Schlupp M. , Schmelling M. , Schmidt B. , Schneider O. , Schopper A. , Schune M.-H. , Schwemmer R. , Sciascia B. , Sciubba A. , Seco M. , Semennikov A. , Senderowska K. , Sepp I. , Serra N. , Serrano J. , Seyfert P. , Shapkin M. , Shapoval I. , Shatalov P. , Shcheglov Y. , Shears T. , Shekhtman L. , Shevchenko O. , Shevchenko V. , Shires A. , Silva Coutinho R. , Skwarnicki T. , Smith N. A. , Smith E. , Sobczak K. , Soler F. J. P. , Solomin A. , Soomro F. , Souza De Paula B. , Spaan B. , Sparkes A. , Spradlin P. , Stagni F. , Stahl S. , Steinkamp O. , Stoica S. , Stone S. , Storaci B. , Straticiuc M. , Straumann U. , Subbiah V. K. , Swientek S. , Szczekowski M. , Szczypka P. , Szumlak T. , T’Jampens S. , Teodorescu E. , Teubert F. , Thomas C. , Thomas E. , van Tilburg J. , Tisserand V. , Tobin M. , Topp-Joergensen S. , Torr N. , Tournefier E. , Tourneur S. , Tran M. T. , Tsaregorodtsev A. , Tuning N. , Ubeda Garcia M. , Ukleja A. , Uwer U. , Vagnoni V. , Valenti G. , Vazquez Gomez R. , Vazquez Regueiro P. , Vecchi S. , Velthuis J. J. , Veltri M. , Viaud B. , Videau I. , Vieira D. , Vilasis-Cardona X. , Visniakov J. , Vollhardt A. , Volyanskyy D. , Voong D. , Vorobyev A. , Voss H. , Waldi R. , Wandernoth S. , Wang J. , Ward D. R. , Watson N. K. , Webber A. D. , Websdale D. , Whitehead M. , Wiedner D. , Wiggers L. , Wilkinson G. , Williams M. P. , Williams M. , Wilson F. F. , Wishahi J. , Witek M. , Witzeling W. , Wotton S. A. , Wyllie K. , Xie Y. , Xing F. , Xing Z. , Yang Z. , Young R. , Yushchenko O. , Zangoli M. , Zavertyaev M. , Zhang F. , Zhang L. , Zhang W. C. , Zhang Y. , Zhelezov A. , Zhong L. , Zvyagin A. 
Published: October 2012

Abstract

Based on data corresponding to an integrated luminosity of 0.37 fb−1 collected by the LHCb experiment in 2011, the following ratios of branching fractions are measured:
$ \begin{array}{*{20}{c}} {{{{\mathcal{B}\left( {B^0 \to {\pi^{+}}{\pi^{-}}} \right)}} \left/ {{\mathcal{B}\left( {B^0 \to {K^{+}}{\pi^{-}}} \right)}} \right.}=0.262\pm 0.009\pm 0.017,} \\ {\left( {{f_s \left/ {f_d } \right.}} \right)\cdot {{{\mathcal{B}\left( {B_s^0\to {K^{+}}{K^{-}}} \right)}} \left/ {{\mathcal{B}\left( {B^0 \to {K^{+}}{\pi^{-}}} \right)}} \right.}=0.316\pm 0.009\pm 0.019,} \\ {\left( {{f_s \left/ {f_d } \right.}} \right)\cdot {{{\mathcal{B}\left( {B_s^0\to {\pi^{+}}{K^{-}}} \right)}} \left/ {{\mathcal{B}\left( {B^0 \to {K^{+}}{\pi^{-}}} \right)}} \right.}=0.074\pm 0.006\pm 0.006,} \\ {\left( {{f_d \left/ {f_s } \right.}} \right)\cdot {{{\mathcal{B}\left( {B^0 \to {K^{+}}{K^{-}}} \right)}} \left/ {{\mathcal{B}\left( {B_s^0\to {K^{+}}{K^{-}}} \right)}} \right.}=0.018_{-0.007}^{+0.008}\pm 0.009,} \\ {\left( {{f_s \left/ {f_d } \right.}} \right)\cdot {{{\mathcal{B}\left( {B_s^0\to {\pi^{+}}{\pi^{-}}} \right)}} \left/ {{\mathcal{B}\left( {B^0 \to {\pi^{+}}{\pi^{-}}} \right)}} \right.}=0.050_{-0.009}^{+0.011}\pm 0.004,} \\ {{{{\mathcal{B}\left( {\Lambda_b^0\to p{\pi^{-}}} \right)}} \left/ {{\mathcal{B}\left( {\Lambda_b^0\to p{K^{-}}} \right)}} \right.}=0.86\pm 0.08\pm 0.05,} \\ \end{array} $
where the first uncertainties are statistical and the second systematic. Using the current world average of
$ \mathcal{B}\left( {B^0 \to {K^{+}}{\pi^{-}}} \right) $
and the ratio of the strange to light neutral B meson production f

s
/f

d
measured by LHCb, we obtain:
$ \begin{array}{*{20}{c}} {\mathcal{B}\left( {B^0 \to {\pi^{+}}{\pi^{-}}} \right)=\left( {5.08\pm 0.17\pm 0.37} \right)\times {10^{-6 }},} \\ {\mathcal{B}\left( {B_s^0\to {K^{+}}{K^{-}}} \right)=\left( {23.0\pm 0.7\pm 2.3} \right)\times {10^{-6 }},} \\ {\mathcal{B}\left( {B_s^0\to {\pi^{+}}{K^{-}}} \right)=\left( {5.4\pm 0.4\pm 0.6} \right)\times {10^{-6 }},} \\ {\mathcal{B}\left( {B^0 \to {K^{+}}{K^{-}}} \right)=\left( {0.11_{-0.04}^{+0.05}\pm 0.06} \right)\times {10^{-6 }},} \\ {\mathcal{B}\left( {B_s^0\to {\pi^{+}}{\pi^{-}}} \right)=\left( {0.95_{-0.17}^{+0.21}\pm 0.13} \right)\times {10^{-6 }}.} \\ \end{array} $

The measurements of
$ \mathcal{B}\left( {B_s^0\to {K^{+}}{K^{-}}} \right) $
,
$ \mathcal{B}\left( {B_s^0\to {\pi^{+}}{K^{-}}} \right) $
and
$ \mathcal{B}\left( {B^0 \to {K^{+}}{K^{-}}} \right) $
are the most precise to date. The decay mode
$ B_s^0\to {\pi^{+}}{\pi^{-}} $
is observed for the first time with a significance of more than 5σ.