Test of lepton universality with $$ {\Lambda}_b^0\to {pK}^{-}{\mathrm{\ell}}^{+}{\mathrm{\ell}}^{-} $$ decays
Authors:   The LHCb collaboration, Aaij R. , Abellán Beteta C. , Ackernley T. , Adeva B. , Adinolfi M. , Afsharnia H. , Aidala C. A. , Aiola S. , Ajaltouni Z. , Akar S. , Albicocco P. , Albrecht J. , Alessio F. , Alexander M. , Alfonso Albero A. , Alkhazov G. , Alvarez Cartelle P. , Alves A. A. , Amato S. , Amhis Y. , An L. , Anderlini L. , Andreassi G. , Andreotti M. , Archilli F. , Arnau Romeu J. , Artamonov A. , Artuso M. , Arzymatov K. , Aslanides E. , Atzeni M. , Audurier B. , Bachmann S. , Back J. J. , Baker S. , Balagura V. , Baldini W. , Baranov A. , Barlow R. J. , Barsuk S. , Barter W. , Bartolini M. , Baryshnikov F. , Bassi G. , Batozskaya V. , Batsukh B. , Battig A. , Bay A. , Becker M. , Bedeschi F. , Bediaga I. , Beiter A. , Bel L. J. , Belavin V. , Belin S. , Beliy N. , Bellee V. , Belous K. , Belyaev I. , Bencivenni G. , Ben-Haim E. , Benson S. , Beranek S. , Berezhnoy A. , Bernet R. , Berninghoff D. , Bernstein H. C. , Bertella C. , Bertholet E. , Bertolin A. , Betancourt C. , Betti F. , Bettler M. O. , Bezshyiko Ia. , Bhasin S. , Bhom J. , Bieker M. S. , Bifani S. , Billoir P. , Bizzeti A. , Bjørn M. , Blago M. P. , Blake T. , Blanc F. , Blusk S. , Bobulska D. , Bocci V. , Boente Garcia O. , Boettcher T. , Boldyrev A. , Bondar A. , Bondar N. , Borghi S. , Borisyak M. , Borsato M. , Borsuk J. T. , Bowcock T. J. V. , Bozzi C. , Bradley M. J. , Braun S. , Brea Rodriguez A. , Brodski M. , Brodzicka J. , Brossa Gonzalo A. , Brundu D. , Buchanan E. , Büchler-Germann A. , Buonaura A. , Burr C. , Bursche A. , Butter J. S. , Buytaert J. , Byczynski W. , Cadeddu S. , Cai H. , Calabrese R. , Calero Diaz L. , Cali S. , Calladine R. , Calvi M. , Calvo Gomez M. , Camargo Magalhaes P. , Camboni A. , Campana P. , Campora Perez D. H. , Capriotti L. , Carbone A. , Carboni G. , Cardinale R. , Cardini A. , Carniti P. , Carvalho Akiba K. , Casais Vidal A. , Casse G. , Cattaneo M. , Cavallero G. , Celani S. , Cenci R. , Cerasoli J. , Chapman M. G. , Charles M. , Charpentier Ph. , Chatzikonstantinidis G. , Chefdeville M. , Chekalina V. , Chen C. , Chen S. , Chernov A. , Chitic S.-G. , Chobanova V. , Chrzaszcz M. , Chubykin A. , Ciambrone P. , Cicala M. F. , Cid Vidal X. , Ciezarek G. , Cindolo F. , 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. , Comerma-Montells A. , Contu A. , Cooke N. , Coombs G. , Coquereau S. , Corti G. , Costa Sobral C. M. , Couturier B. , Craik D. C. , Crkovská J. , Crocombe A. , Cruz Torres M. , Currie R. , Da Silva C. L. , Dall’Occo E. , Dalseno J. , D’Ambrosio C. , Danilina A. , d’Argent P. , Davis A. , De Aguiar Francisco O. , De Bruyn K. , De Capua S. , De Cian M. , De Miranda J. M. , De Paula L. , De Serio M. , De Simone P. , de Vries J. A. , Dean C. T. , Dean W. , Decamp D. , Del Buono L. , Delaney B. , Dembinski H.-P. , Demmer M. , Dendek A. , Denysenko V. , Derkach D. , Deschamps O. , Desse F. , Dettori F. , Dey B. , Di Canto A. , Di Nezza P. , Didenko S. , Dijkstra H. , Dobishuk V. , Dordei F. , Dorigo M. , dos Reis A. C. , Douglas L. , Dovbnya A. , Dreimanis K. , Dudek M. W. , Dufour L. , Dujany G. , Durante P. , Durham J. M. , Dutta D. , Dziewiecki M. , Dziurda A. , Dzyuba A. , Easo S. , Egede U. , Egorychev V. , Eidelman S. , Eisenhardt S. , Ekelhof R. , Ek-In S. , Eklund L. , Ely S. , Ene A. , Epple E. , Escher S. , Esen S. , Evans T. , Falabella A. , Fan J. , Farley N. , Farry S. , Fazzini D. , Fedin P. , Féo M. , Fernandez Declara P. , Fernandez Prieto A. , Ferrari F. , Ferreira Lopes L. , Ferreira Rodrigues F. , Ferreres Sole S. , Ferrillo M. , Ferro-Luzzi M. , Filippov S. , Fini R. A. , Fiorini M. , Firlej M. , Fischer K. M. , Fitzpatrick C. , Fiutowski T. , Fleuret F. , Fontana M. , Fontanelli F. , Forty R. , Franco Lima V. , Franco Sevilla M. , Frank M. , Frei C. , Friday D. A. , Fu J. , Fuehring Q. , Funk W. , Gabriel E. , Gallas Torreira A. , Galli D. , Gallorini S. , Gambetta S. , Gan Y. , Gandelman M. , Gandini P. , Gao Y. , Garcia Martin L. M. , García Pardiñas J. , Garcia Plana B. , Garcia Rosales F. A. , Garra Tico J. , Garrido L. , Gascon D. , Gaspar C. , Gerick D. , Gersabeck E. , Gersabeck M. , Gershon T. , Gerstel D. , Ghez Ph. , Gibson V. , Gioventù A. , Girard O. G. , Gironella Gironell P. , Giubega L. , Giugliano C. , Gizdov K. , Gligorov V. V. , Göbel C. , Golobardes E. , Golubkov D. , Golutvin A. , Gomes A. , Gorbounov P. , Gorelov I. V. , Gotti C. , Govorkova E. , Grabowski J. P. , Graciani Diaz R. , Grammatico T. , Granado Cardoso L. A. , Graugés E. , Graverini E. , Graziani G. , Grecu A. , Greim R. , Griffith P. , Grillo L. , Gruber L. , Gruberg Cazon B. R. , Gu C. , Gushchin E. , Guth A. , Guz Yu. , Gys T. , Günther P. A. , Hadavizadeh T. , Haefeli G. , Haen C. , Haines S. C. , Hamilton P. M. , Han Q. , Han X. , Hancock T. H. , Hansmann-Menzemer S. , Harnew N. , Harrison T. , Hart R. , Hasse C. , Hatch M. , He J. , Hecker M. , Heijhoff K. , Heinicke K. , Heister A. , Hennequin A. M. , Hennessy K. , Henry L. , Heuel J. , Hicheur A. , Hill D. , Hilton M. , Hopchev P. H. , Hu J. , Hu W. , Huang W. , Hulsbergen W. , Humair T. , Hunter R. J. , Hushchyn M. , Hutchcroft D. , Hynds D. , Ibis P. , Idzik M. , Ilten P. , Inglessi A. , Inyakin 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. , Jost B. , Jurik N. , Kandybei S. , Karacson M. , Kariuki J. M. , Kazeev N. , Kecke M. , Keizer F. , Kelsey M. , Kenzie M. , Ketel T. , Khanji B. , Kharisova A. , Kim K. E. , Kirn T. , Kirsebom V. S. , Klaver S. , Klimaszewski K. , Koliiev S. , Kondybayeva A. , Konoplyannikov A. , Kopciewicz P. , Kopecna R. , Koppenburg P. , Korolev M. , Kostiuk I. , Kot O. , Kotriakhova S. , 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. , Lancierini D. , Lane J. J. , Lanfranchi G. , Langenbruch C. , Lantwin O. , Latham T. , Lazzari F. , Lazzeroni C. , Le Gac R. , Lefèvre R. , Leflat A. , Leroy O. , Lesiak T. , Leverington B. , Li H. , Li X. , Li Y. , Li Z. , Liang X. , Lindner R. , Lisovskyi V. , Liu G. , Liu X. , Loh D. , Loi A. , Lomba Castro J. , Longstaff I. , Lopes J. H. , Loustau G. , Lovell G. H. , Lu Y. , Lucchesi D. , Lucio Martinez M. , Luo Y. , Lupato A. , Luppi E. , Lupton O. , Lusiani A. , Lyu X. , Maccolini S. , Machefert F. , Maciuc F. , Macko V. , Mackowiak P. , Maddrell-Mander S. , Madhan Mohan L. R. , Maev O. , Maevskiy A. , Maisuzenko D. , Majewski M. W. , Malde S. , Malecki B. , Malinin A. , Maltsev T. , Malygina H. , Manca G. , Mancinelli G. , Manera Escalero R. , Manuzzi D. , Marangotto D. , Maratas J. , Marchand J. F. , Marconi U. , Mariani S. , Marin Benito C. , Marinangeli M. , Marino P. , Marks J. , Marshall P. J. , Martellotti G. , Martinazzoli L. , Martinelli M. , Martinez Santos D. , Martinez Vidal F. , Massafferri A. , Materok M. , Matev R. , Mathad A. , Mathe Z. , Matiunin V. , Matteuzzi C. , Mattioli K. R. , Mauri A. , Maurice E. , McCann M. , Mcconnell L. , McNab A. , McNulty R. , Mead J. V. , Meadows B. , Meaux C. , Meier G. , Meinert N. , Melnychuk D. , Meloni S. , Merk M. , Merli A. , Mikhasenko M. , Milanes D. A. , Millard E. , Minard M.-N. , Mineev O. , Minzoni L. , Mitchell S. E. , Mitreska B. , Mitzel D. S. , Mödden A. , Mogini 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. , Mukherjee M. , Mulder M. , Müller D. , Müller K. , Müller V. , Murphy C. H. , Murray D. , Muzzetto P. , Naik P. , Nakada T. , Nandakumar R. , Nandi A. , Nanut T. , Nasteva I. , Needham M. , Neri N. , Neubert S. , Neufeld N. , Newcombe R. , Nguyen T. D. , Nguyen-Mau C. , Niel E. M. , Nieswand S. , Nikitin N. , Nolte N. S. , Nunez C. , Oblakowska-Mucha A. , Obraztsov V. , Ogilvy S. , O’Hanlon D. P. , Oldeman R. , Onderwater C. J. G. , Osborn J. D. , Ossowska A. , Otalora Goicochea J. M. , Ovsiannikova T. , Owen P. , Oyanguren A. , Pais P. R. , Pajero T. , Palano A. , Palutan M. , Panshin G. , 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. , Pepe Altarelli M. , Perazzini S. , Pereima D. , Perret P. , Pescatore L. , Petridis K. , Petrolini A. , Petrov A. , Petrucci S. , Petruzzo M. , Pietrzyk B. , Pietrzyk G. , Pili M. , Pinci D. , Pinzino J. , Pisani F. , Piucci A. , Placinta V. , Playfer S. , Plews J. , Plo Casasus M. , Polci F. , Poli Lener M. , Poliakova M. , Poluektov A. , Polukhina N. , Polyakov I. , Polycarpo E. , Pomery G. J. , Ponce S. , Popov A. , Popov D. , Poslavskii S. , Prasanth K. , Promberger L. , Prouve C. , Pugatch V. , Puig Navarro A. , Pullen H. , Punzi G. , Qian W. , Qin J. , Quagliani R. , Quintana B. , Raab N. V. , Rabadan Trejo R. I. , Rachwal B. , Rademacker J. H. , Rama M. , Ramos Pernas M. , Rangel M. S. , Ratnikov F. , Raven G. , Reboud M. , Redi F. , Reiss F. , Remon Alepuz C. , Ren Z. , Renaudin V. , Ricciardi S. , Richards S. , Rinnert K. , Robbe P. , Robert A. , Rodrigues A. B. , Rodrigues E. , Rodriguez Lopez J. A. , Roehrken M. , Roiser S. , Rollings A. , Romanovskiy V. , Romero Lamas M. , Romero Vidal A. , Roth J. D. , Rotondo M. , Rudolph M. S. , Ruf T. , Ruiz Vidal J. , Ryzka J. , Saborido Silva J. J. , Sagidova N. , Saitta B. , Sanchez Gras C. , Sanchez Mayordomo C. , Santacesaria R. , Santamarina Rios C. , Santimaria M. , Santovetti E. , Sarpis G. , Sarti A. , Satriano C. , Satta A. , Saur M. , Savrina D. , Scantlebury Smead L. G. , Schael S. , Schellenberg M. , Schiller M. , Schindler H. , Schmelling M. , Schmelzer T. , Schmidt B. , Schneider O. , Schopper A. , Schreiner H. F. , Schubiger M. , Schulte S. , Schune M. H. , Schwemmer R. , Sciascia B. , Sciubba A. , Sellam S. , Semennikov A. , Sergi A. , Serra N. , Serrano J. , Sestini L. , Seuthe A. , Seyfert P. , Shangase D. M. , Shapkin M. , Shchutska L. , Shears T. , Shekhtman L. , Shevchenko V. , Shmanin E. , Shupperd J. D. , Siddi B. G. , Silva Coutinho R. , Silva de Oliveira L. , Simi G. , Simone S. , Skiba I. , Skidmore N. , Skwarnicki T. , Slater M. W. , Smeaton J. G. , Smetkina A. , Smith E. , Smith I. T. , Smith M. , Snoch A. , Soares M. , Soares Lavra L. , Sokoloff M. D. , Soler F. J. P. , Souza De Paula B. , Spaan B. , Spadaro Norella E. , Spradlin P. , Stagni F. , Stahl M. , Stahl S. , Stefko P. , Steinkamp O. , Stemmle S. , Stenyakin O. , Stepanova M. , Stevens H. , Stone S. , Stracka S. , Stramaglia M. E. , Straticiuc M. , Strokov S. , Sun J. , Sun L. , Sun Y. , Svihra P. , Swientek K. , Szabelski A. , Szumlak T. , Szymanski M. , Taneja S. , Tang Z. , Tekampe T. , Tellarini G. , Teubert F. , Thomas E. , Thomson K. A. , Tilley M. J. , Tisserand V. , T’Jampens S. , Tobin M. , Tolk S. , Tomassetti L. , Tonelli D. , Torres Machado D. , Tou D. Y. , Tournefier E. , Traill M. , Tran M. T. , Trippl C. , Trisovic A. , Tsaregorodtsev A. , Tuci G. , Tully A. , Tuning N. , Ukleja A. , Usachov A. , Ustyuzhanin A. , Uwer U. , Vagner A. , Vagnoni V. , Valassi A. , Valenti G. , van Beuzekom M. , Van Hecke H. , van Herwijnen E. , Van Hulse C. B. , van Veghel M. , Vazquez Gomez R. , Vazquez Regueiro P. , Vázquez Sierra C. , Vecchi S. , Velthuis J. J. , Veltri M. , Venkateswaran A. , Vernet M. , Veronesi M. , Vesterinen M. , Viana Barbosa J. V. , Vieira D. , Vieites Diaz M. , Viemann H. , Vilasis-Cardona X. , Vitkovskiy A. , Vollhardt A. , Vom Bruch D. , Vorobyev A. , Vorobyev V. , Voropaev N. , Waldi R. , Walsh J. , Wang J. , Wang J. , Wang J. , Wang M. , Wang Y. , Wang Z. , Ward D. R. , Wark H. M. , Watson N. K. , Websdale D. , Weiden A. , 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. , Williams T. , Wilson F. F. , Wislicki W. , Witek M. , Witola L. , Wormser G. , Wotton S. A. , Wu H. , Wyllie K. , Xiang Z. , Xiao D. , Xie Y. , Xing H. , Xu A. , Xu L. , Xu M. , Xu Q. , Xu Z. , Xu Z. , Yang Z. , Yang Z. , Yao Y. , Yeomans L. E. , Yin H. , Yu J. , Yuan X. , Yushchenko O. , Zarebski K. A. , Zavertyaev M. , Zdybal M. , Zeng M. , Zhang D. , Zhang L. , Zhang S. , Zhang W. C. , Zhang Y. , Zhelezov A. , Zheng Y. , Zhou X. , Zhou Y. , Zhu X. , Zhukov V. , Zonneveld J. B. , Zucchelli S. 
Published: May 2020

Abstract

The ratio of branching fractions of the decays

$$ {\Lambda}_b^0 $$

Λ
b
0

→ pK

−

e
+
e

−
and

$$ {\Lambda}_b^0 $$

Λ
b
0

→ pK

−

μ
+
μ

−

,

$$ {R}_{pK}^{-1} $$

R
pK

−
1

, is measured for the first time using proton-proton collision data corresponding to an integrated luminosity of 4.7 fb
−1 recorded with the LHCb experiment at center-of-mass energies of 7, 8 and 13 TeV. In the dilepton mass-squared range 0.1 < q
2
< 6.0 GeV2
/c
4 and the pK

−
mass range m(pK

−
) < 2600 MeV/c
2, the ratio of branching fractions is measured to be

$$ {R}_{pK}^{-1}={1.17}_{-0.16}^{+0.18}\pm 0.07 $$

R
pK

−
1

=

1.17

−
0.16

+
0.18

±
0.07

, where the first uncertainty is statistical and the second systematic. This is the first test of lepton universality with b baryons and the first observation of the decay

$$ {\Lambda}_b^0 $$

Λ
b
0

→ pK

−

e
+
e

−
.