Study of $ B_{(s)}^0\to K_{\mathrm{S}}^0{h^{+}}{h^{{\prime -}}} $ decays with first observation of $ B_s^0\to K_{\mathrm{S}}^0{K^{\pm }}{\pi^{\mp }} $ and $ B_s^0\to K_{\mathrm{S}}^0{\pi^{+}}{\pi^{-}} $
Authors:   The LHCb collaboration, Aaij R. , 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. , Amerio S. , Amhis Y. , Anderlini L. , Anderson J. , Andreassen R. , Andrews J. E. , Appleby R. B. , Aquines Gutierrez O. , Archilli F. , Artamonov A. , Artuso M. , Aslanides E. , Auriemma G. , Baalouch M. , Bachmann S. , Back J. J. , Baesso C. , Balagura V. , Baldini W. , Barlow R. J. , Barschel C. , Barsuk S. , Barter W. , Bauer Th. , Bay A. , Beddow J. , Bedeschi F. , Bediaga I. , Belogurov S. , Belous K. , Belyaev I. , Ben-Haim E. , Bencivenni G. , Benson S. , Benton J. , Berezhnoy A. , Bernet R. , Bettler M.-O. , van Beuzekom M. , Bien A. , Bifani S. , Bird T. , Bizzeti A. , Bjørnstad P. M. , Blake T. , Blanc F. , Blouw J. , Blusk S. , Bocci V. , Bondar A. , Bondar N. , Bonivento W. , Borghi S. , Borgia A. , Bowcock T. J. V. , Bowen E. , Bozzi C. , Brambach T. , van den Brand J. , Bressieux J. , Brett D. , Britsch M. , Britton T. , Brook N. H. , Brown H. , Burducea I. , Bursche A. , Busetto G. , Buytaert J. , Cadeddu S. , Callot O. , Calvi M. , Calvo Gomez M. , Camboni A. , Campana P. , Campora Perez D. , Carbone A. , Carboni G. , Cardinale R. , Cardini A. , Carranza-Mejia H. , Carson L. , Carvalho Akiba K. , Casse G. , Castillo Garcia L. , Cattaneo M. , Cauet Ch. , Cenci R. , Charles M. , Charpentier Ph. , Chen P. , Chiapolini N. , Chrzaszcz M. , Ciba K. , Cid Vidal X. , Ciezarek G. , Clarke P. E. L. , Clemencic M. , Cliff H. V. , Closier J. , Coca C. , Coco V. , Cogan J. , Cogneras E. , Collins P. , Comerma-Montells A. , Contu A. , Cook A. , Coombes M. , Coquereau S. , Corti G. , Couturier B. , Cowan G. A. , Cowie E. , Craik D. C. , Cunliffe S. , Currie R. , D’Ambrosio C. , David P. , David P. N. Y. , Davis A. , De Bonis I. , De Bruyn K. , De Capua S. , De Cian M. , De Miranda J. M. , De Paula L. , De Silva W. , De Simone P. , Decamp D. , Deckenhoff M. , Del Buono L. , Déléage N. , Derkach D. , Deschamps O. , Dettori F. , Di Canto A. , Dijkstra H. , Dogaru M. , Donleavy S. , Dordei F. , Dosil Suárez A. , Dossett D. , Dovbnya A. , Dupertuis F. , Durante P. , Dzhelyadin R. , Dziurda A. , Dzyuba A. , Easo S. , Egede U. , Egorychev V. , Eidelman S. , van Eijk D. , Eisenhardt S. , Eitschberger U. , Ekelhof R. , Eklund L. , El Rifai I. , Elsasser Ch. , Falabella A. , Färber C. , Fardell G. , Farinelli C. , Farry S. , Ferguson D. , Fernandez Albor V. , Ferreira Rodrigues F. , Ferro-Luzzi M. , Filippov S. , Fiore M. , Fitzpatrick C. , Fontana M. , Fontanelli F. , Forty R. , Francisco O. , Frank M. , Frei C. , Frosini M. , Furcas S. , Furfaro E. , Gallas Torreira A. , Galli D. , Gandelman M. , Gandini P. , Gao Y. , Garofoli J. , Garosi P. , Garra Tico J. , Garrido L. , Gaspar C. , Gauld R. , Gersabeck E. , Gersabeck M. , Gershon T. , Ghez Ph. , Gibson V. , Giubega L. , Gligorov V. V. , Göbel C. , Golubkov D. , Golutvin A. , Gomes A. , Gorbounov P. , Gordon H. , Gotti C. , Grabalosa Gándara M. , Graciani Diaz R. , Granado Cardoso L. A. , Graugés E. , Graziani G. , Grecu A. , Greening E. , Gregson S. , Griffith P. , Grünberg O. , Gui B. , Gushchin E. , Guz Yu. , Gys T. , Hadjivasiliou C. , Haefeli G. , Haen C. , Haines S. C. , Hall S. , Hamilton B. , Hampson T. , Hansmann-Menzemer S. , Harnew N. , Harnew S. T. , Harrison J. , Hartmann T. , He J. , Head T. , Heijne V. , Hennessy K. , Henrard P. , Hernando Morata J. A. , van Herwijnen E. , Hess M. , Hicheur A. , Hicks E. , Hill D. , Hoballah M. , Hombach C. , Hopchev P. , Hulsbergen W. , Hunt P. , Huse T. , Hussain N. , Hutchcroft D. , Hynds D. , Iakovenko V. , Idzik M. , Ilten P. , Jacobsson R. , Jaeger A. , Jans E. , Jaton P. , Jawahery A. , Jing F. , John M. , Johnson D. , Jones C. R. , Joram C. , Jost B. , Kaballo M. , Kandybei S. , Kanso W. , Karacson M. , Karbach T. M. , Kenyon I. R. , Ketel T. , Keune A. , Khanji B. , Kochebina O. , Komarov I. , Koopman R. F. , Koppenburg P. , Korolev M. , Kozlinskiy A. , Kravchuk L. , Kreplin K. , Kreps M. , Krocker G. , Krokovny P. , Kruse F. , Kucharczyk M. , Kudryavtsev V. , Kurek K. , 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. , Leo S. , Leroy O. , Lesiak T. , Leverington B. , Li Y. , Li Gioi L. , Liles M. , Lindner R. , Linn C. , Liu B. , Liu G. , Lohn S. , Longstaff I. , Lopes J. H. , Lopez-March N. , Lu H. , Lucchesi D. , Luisier J. , Luo H. , Machefert F. , Machikhiliyan I. V. , Maciuc F. , Maev O. , Malde S. , Manca G. , Mancinelli G. , Maratas J. , Marconi U. , Marino P. , Märki R. , Marks J. , Martellotti G. , Martens A. , Martín Sánchez A. , Martinelli M. , Martinez Santos D. , Martins Tostes D. , Martynov A. , Massafferri A. , Matev R. , Mathe Z. , Matteuzzi C. , Maurice E. , Mazurov A. , McCarthy J. , McNab A. , McNulty R. , McSkelly B. , Meadows B. , Meier F. , Meissner M. , Merk M. , Milanes D. A. , Minard M.-N. , Molina Rodriguez J. , Monteil S. , Moran D. , Morawski P. , Mordà A. , Morello M. J. , Mountain R. , Mous I. , Muheim F. , Müller K. , Muresan R. , Muryn B. , Muster B. , Naik P. , Nakada T. , Nandakumar R. , Nasteva I. , Needham M. , Neubert S. , Neufeld N. , Nguyen A. D. , Nguyen T. D. , Nguyen-Mau C. , Nicol M. , Niess V. , Niet R. , Nikitin N. , Nikodem T. , 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. , Oyanguren A. , Pal B. K. , Palano A. , Palczewski T. , Palutan M. , Panman J. , Papanestis A. , Pappagallo M. , Parkes C. , Parkinson C. J. , Passaleva G. , Patel G. D. , Patel M. , Patrick G. N. , Patrignani C. , Pavel-Nicorescu C. , Pazos Alvarez A. , Pellegrino A. , Penso G. , Pepe Altarelli M. , Perazzini S. , Perez Trigo E. , Pérez-Calero Yzquierdo A. , Perret P. , Perrin-Terrin M. , Pescatore L. , Pesen E. , Petridis K. , Petrolini A. , Phan A. , Picatoste Olloqui E. , Pietrzyk B. , Pilař T. , Pinci D. , Playfer S. , Plo Casasus M. , Polci F. , Polok G. , Poluektov A. , Polycarpo E. , Popov A. , Popov D. , Popovici B. , Potterat C. , Powell A. , Prisciandaro J. , Pritchard A. , Prouve C. , Pugatch V. , Puig Navarro A. , Punzi G. , Qian W. , Rademacker J. H. , Rakotomiaramanana B. , Rangel M. S. , Raniuk I. , Rauschmayr N. , Raven G. , Redford S. , Reid M. M. , dos Reis A. C. , Ricciardi S. , Richards A. , Rinnert K. , Rives Molina V. , Roa Romero D. A. , Robbe P. , Roberts D. A. , Rodrigues E. , Rodriguez Perez P. , Roiser S. , Romanovsky V. , Romero Vidal A. , Rouvinet J. , Ruf T. , Ruffini F. , Ruiz H. , Ruiz Valls P. , Sabatino G. , Saborido Silva J. J. , Sagidova N. , Sail P. , Saitta B. , Salustino Guimaraes V. , Sanmartin Sedes B. , Sannino M. , Santacesaria R. , Santamarina Rios C. , Santovetti E. , Sapunov M. , Sarti A. , Satriano C. , Satta A. , Savrie M. , Savrina D. , Schaack P. , Schiller M. , Schindler H. , 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. , Sirendi M. , Skidmore N. , Skwarnicki T. , Smith N. A. , Smith E. , Smith J. , Smith M. , Sokoloff M. D. , Soler F. J. P. , Soomro F. , Souza D. , Souza De Paula B. , Spaan B. , Sparkes A. , Spradlin P. , Stagni F. , Stahl S. , Steinkamp O. , Stevenson S. , Stoica S. , Stone S. , Storaci B. , Straticiuc M. , Straumann U. , Subbiah V. K. , Sun L. , Swientek S. , Syropoulos V. , Szczekowski M. , Szczypka P. , Szumlak T. , T’Jampens S. , Teklishyn M. , Teodorescu E. , Teubert F. , Thomas C. , Thomas E. , van Tilburg J. , Tisserand V. , Tobin M. , Tolk S. , Tonelli D. , Topp-Joergensen S. , Torr N. , Tournefier E. , Tourneur S. , Tran M. T. , Tresch M. , Tsaregorodtsev A. , Tsopelas P. , Tuning N. , Ubeda Garcia M. , Ukleja A. , Urner D. , Ustyuzhanin A. , Uwer U. , Vagnoni V. , Valenti G. , Vallier A. , Van Dijk M. , Vazquez Gomez R. , Vazquez Regueiro P. , Vázquez Sierra C. , Vecchi S. , Velthuis J. J. , Veltri M. , Veneziano G. , Vesterinen M. , Viaud B. , Vieira D. , Vilasis-Cardona X. , Vollhardt A. , Volyanskyy D. , Voong D. , Vorobyev A. , Vorobyev V. , Voß C. , Voss H. , Waldi R. , Wallace C. , Wallace R. , Wandernoth S. , Wang J. , Ward D. R. , Watson N. K. , Webber A. D. , Websdale D. , Whitehead M. , Wicht J. , Wiechczynski J. , Wiedner D. , Wiggers L. , Wilkinson G. , Williams M. P. , Williams M. , Wilson F. F. , Wimberley J. , Wishahi J. , Wislicki W. , Witek M. , Wotton S. A. , Wright S. , Wu S. , Wyllie K. , Xie Y. , Xing Z. , Yang Z. , Young R. , Yuan X. , Yushchenko O. , Zangoli M. , Zavertyaev M. , Zhang F. , Zhang L. , Zhang W. C. , Zhang Y. , Zhelezov A. , Zhokhov A. , Zhong L. , Zvyagin A. 
Published: October 2013

Abstract

A search for charmless three-body decays of B
0 and
$ B_s^0 $
mesons with a
$ K_{\mathrm{S}}^0 $
meson in the final state is performed using the pp collision data, corresponding to an integrated luminosity of 1.0 fb−1, collected at a centre-of-mass energy of 7 TeV recorded by the LHCb experiment. Branching fractions of the
$ B_{(s)}^0\to K_{\mathrm{S}}^0{h^{+}}{h^{{\prime -}}} $
decay modes (h
(′) = π, K), relative to the well measured
$ {B^0}\to K_{\mathrm{S}}^0{\pi^{+}}{\pi^{-}} $
decay, are obtained. First observation of the decay modes
$ B_s^0\to K_{\mathrm{S}}^0{K^{\pm }}{\pi^{\mp }} $
and
$ B_s^0\to K_{\mathrm{S}}^0{\pi^{+}}{\pi^{-}} $
and confirmation of the decay
$ {B^0}\to K_{\mathrm{S}}^0{K^{\pm }}{\pi^{\mp }} $
are reported. The following relative branching fraction measurements or limits are obtained

$ \begin{array}{*{20}{c}} {\frac{{\mathcal{B}\left( {{B^0}\to K_{\mathrm{S}}^0{K^{\pm }}{\pi^{\mp }}} \right)}}{{\mathcal{B}\left( {{B^0}\to K_{\mathrm{S}}^0{\pi^{+}}{\pi^{-}}} \right)}}=0.128\pm 0.017\left( {\mathrm{stat}.} \right)\pm 0.009\left( {\mathrm{syst}.} \right),} \hfill \\ {\frac{{\mathcal{B}\left( {{B^0}\to K_{\mathrm{S}}^0{K^{+}}{K^{-}}} \right)}}{{\mathcal{B}\left( {{B^0}\to K_{\mathrm{S}}^0{\pi^{+}}{\pi^{-}}} \right)}}=0.385\pm 0.031\left( {\mathrm{stat}.} \right)\pm 0.023\left( {\mathrm{syst}.} \right),} \hfill \\ {\frac{{\mathcal{B}\left( {B_s^0\to K_{\mathrm{S}}^0{\pi^{+}}{\pi^{-}}} \right)}}{{\mathcal{B}\left( {{B^0}\to K_{\mathrm{S}}^0{\pi^{+}}{\pi^{-}}} \right)}}=0.29\pm 0.06\left( {\mathrm{stat}.} \right)\pm 0.03\left( {\mathrm{syst}.} \right)\pm 0.02\left( {{{{{f_s}}} \left/ {{{f_d}}} \right.}} \right),} \hfill \\ {\frac{{\mathcal{B}\left( {B_s^0\to K_{\mathrm{S}}^0{K^{\pm }}{\pi^{\mp }}} \right)}}{{\mathcal{B}\left( {{B^0}\to K_{\mathrm{S}}^0{\pi^{+}}{\pi^{-}}} \right)}}=1.48\pm 0.12\left( {\mathrm{stat}.} \right)\pm 0.08\left( {\mathrm{syst}.} \right)\pm 0.12\left( {{{{{f_s}}} \left/ {{{f_d}}} \right.}} \right)} \hfill \\ {\frac{{\mathcal{B}\left( {B_s^0\to K_{\mathrm{S}}^0{K^{+}}{K^{-}}} \right)}}{{\mathcal{B}\left( {{B^0}\to K_{\mathrm{S}}^0{\pi^{+}}{\pi^{-}}} \right)}}\in \left[ {0.004;0.068} \right]\;\mathrm{at}\;90\%\;\mathrm{CL}.} \hfill \\ \end{array} $