Differential branching fraction and angular analysis of Λ0 b → Λμ+μ− decays
Authors:   The LHCb collaboration, Aaij R. , Adeva B. , Adinolfi M. , Affolder A. , 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. , Anderson J. , Andreotti M. , 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. , Badalov A. , Baesso C. , Baldini W. , Barlow R. J. , Barschel C. , Barsuk S. , Barter W. , Batozskaya V. , Battista V. , Bay A. , Beaucourt L. , Beddow J. , Bedeschi F. , Bediaga I. , Bel L. J. , Belyaev I. , Ben-Haim E. , Bencivenni G. , Benson S. , Benton J. , Berezhnoy A. , Bernet R. , Bertolin A. , Bettler M.-O. , van Beuzekom M. , Bien A. , Bifani S. , Bird T. , Bizzeti A. , Blake T. , Blanc F. , Blouw J. , Blusk S. , Bocci V. , Bondar A. , Bondar N. , Bonivento W. , Borghi S. , Borsato M. , Bowcock T. J. V. , Bowen E. , Bozzi C. , Braun S. , Brett D. , Britsch M. , Britton T. , Brodzicka J. , Brook N. H. , Bursche A. , Buytaert J. , Cadeddu S. , Calabrese R. , Calvi M. , Calvo Gomez M. , Campana P. , Campora Perez D. , Capriotti L. , Carbone A. , Carboni G. , Cardinale R. , Cardini A. , Carniti P. , Carson L. , Carvalho Akiba K. , Casanova Mohr R. , Casse G. , Cassina L. , Castillo Garcia L. , Cattaneo M. , Cauet Ch. , Cavallero G. , Cenci R. , Charles M. , Charpentier Ph. , Chefdeville M. , Chen S. , Cheung S.-F. , Chiapolini N. , Chrzaszcz M. , 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. , Collazuol G. , Collins P. , Comerma-Montells A. , Contu A. , Cook A. , Coombes M. , Coquereau S. , Corti G. , Corvo M. , Counts I. , Couturier B. , Cowan G. A. , Craik D. C. , Crocombe A. C. , Torres M. Cruz , Cunliffe S. , Currie R. , D’Ambrosio C. , 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 Silva W. , De Simone P. , Dean C.-T. , Decamp D. , Deckenhoff M. , Del Buono L. , Déléage N. , Derkach D. , Deschamps O. , Dettori F. , Dey B. , Di Canto A. , Di Ruscio F. , Dijkstra H. , Donleavy S. , Dordei F. , Dorigo M. , Dosil Suárez A. , Dossett D. , Dovbnya A. , Dreimanis K. , Dujany G. , Dupertuis F. , Durante P. , Dzhelyadin R. , Dziurda A. , Dzyuba A. , Easo S. , Egede U. , Egorychev V. , Eidelman S. , Eisenhardt S. , Eitschberger U. , Ekelhof R. , Eklund L. , El Rifai I. , Elsasser Ch. , Ely S. , Esen S. , Evans H. M. , Evans T. , Falabella A. , Färber C. , Farinelli C. , Farley N. , Farry S. , Fay R. , Ferguson D. , Fernandez Albor V. , Ferrari F. , Ferreira Rodrigues F. , Ferro-Luzzi M. , Filippov S. , Fiore M. , Fiorini M. , Firlej M. , Fitzpatrick C. , Fiutowski T. , Fol P. , Fontana M. , Fontanelli F. , Forty R. , Francisco O. , Frank M. , Frei C. , Frosini M. , Fu J. , Furfaro E. , Gallas Torreira A. , Galli D. , Gallorini S. , Gambetta S. , Gandelman M. , Gandini P. , Gao Y. , García Pardiñas J. , Garofoli J. , Garra Tico J. , Garrido L. , Gascon D. , Gaspar C. , Gastaldi U. , Gauld R. , Gavardi L. , Gazzoni G. , Geraci A. , Gerick D. , Gersabeck E. , Gersabeck M. , Gershon T. , Ghez Ph. , Gianelle A. , Gianì S. , Gibson V. , Giubega L. , Gligorov V. V. , Göbel C. , Golubkov D. , Golutvin A. , Gomes A. , Gotti C. , Grabalosa Gándara M. , Graciani Diaz R. , Granado Cardoso L. A. , Graugés E. , Graverini E. , Graziani G. , Grecu A. , Greening E. , Gregson S. , Griffith P. , Grillo L. , 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. , Han X. , Hansmann-Menzemer S. , Harnew N. , Harnew S. T. , Harrison J. , He J. , Head T. , Heijne V. , Hennessy K. , Henrard P. , Henry L. , Hernando Morata J. A. , van Herwijnen E. , Heß M. , Hicheur A. , Hill D. , Hoballah M. , Hombach C. , Hulsbergen W. , Humair T. , Hussain N. , Hutchcroft D. , Hynds D. , Idzik M. , Ilten P. , Jacobsson R. , Jaeger A. , Jalocha J. , Jans E. , Jawahery A. , Jing F. , John M. , Johnson D. , Jones C. R. , Joram C. , Jost B. , Jurik N. , Kandybei S. , Kanso W. , Karacson M. , Karbach T. M. , Karodia S. , Kelsey M. , Kenyon I. R. , Kenzie M. , Ketel T. , Khanji B. , Khurewathanakul C. , Klaver S. , Klimaszewski K. , Kochebina O. , Kolpin M. , Komarov I. , Koopman R. F. , Koppenburg P. , Korolev M. , Kravchuk L. , Kreplin K. , Kreps M. , Krocker G. , Krokovny P. , Kruse F. , Kucewicz W. , Kucharczyk M. , Kudryavtsev V. , Kurek K. , Kvaratskheliya T. , La Thi V. N. , Lacarrere D. , Lafferty G. , Lai A. , Lambert D. , Lambert R. W. , Lanfranchi G. , Langenbruch C. , Langhans B. , Latham T. , Lazzeroni C. , Le Gac R. , van Leerdam J. , Lees J.-P. , Lefèvre R. , Leflat A. , Lefrançois J. , Leroy O. , Lesiak T. , Leverington B. , Li Y. , Likhomanenko T. , Liles M. , Lindner R. , Linn C. , Lionetto F. , Liu B. , Lohn S. , Longstaff I. , Lopes J. H. , Lowdon P. , Lucchesi D. , Luo H. , Lupato A. , Luppi E. , Lupton O. , Machefert F. , Maciuc F. , Maev O. , Malde S. , Malinin A. , Manca G. , Mancinelli G. , Manning P. , Mapelli A. , Maratas J. , Marchand J. F. , Marconi U. , Marin Benito C. , Marino P. , Märki R. , Marks J. , Martellotti G. , Martinelli M. , Martinez Santos D. , Martinez Vidal F. , Martins Tostes D. , Massafferri A. , Matev R. , Mathad A. , Mathe Z. , Matteuzzi C. , Mauri A. , Maurin B. , Mazurov A. , McCann M. , McCarthy J. , McNab A. , McNulty R. , Meadows B. , Meier F. , Meissner M. , Merk M. , Milanes D. A. , Minard M.-N. , Mitzel D. S. , Molina Rodriguez J. , Monteil S. , Morandin M. , Morawski P. , Mordà A. , Morello M. J. , Moron J. , Morris A.-B. , Mountain R. , Muheim F. , Müller K. , Mussini M. , Muster B. , Naik P. , Nakada T. , Nandakumar R. , Nasteva I. , Needham M. , Neri N. , Neubert S. , Neufeld N. , Neuner M. , Nguyen A. D. , Nguyen T. D. , Nguyen-Mau C. , Niess V. , Niet R. , Nikitin N. , Nikodem T. , Novoselov A. , O’Hanlon D. P. , Oblakowska-Mucha A. , Obraztsov V. , Ogilvy S. , Okhrimenko O. , Oldeman R. , Onderwater C. J. G. , Osorio Rodrigues B. , Otalora Goicochea J. M. , Otto A. , Owen P. , Oyanguren A. , Palano A. , Palombo F. , Palutan M. , Panman J. , Papanestis A. , Pappagallo M. , Pappalardo L. L. , Parkes C. , Passaleva G. , Patel G. D. , Patel M. , Patrignani C. , Pearce A. , Pellegrino A. , Penso G. , Pepe Altarelli M. , Perazzini S. , Perret P. , Pescatore L. , Petridis K. , Petrolini A. , Picatoste Olloqui E. , Pietrzyk B. , Pilař T. , Pinci D. , Pistone A. , Playfer S. , Plo Casasus M. , Poikela T. , Polci F. , Poluektov A. , Polyakov I. , Polycarpo E. , Popov A. , Popov D. , Popovici B. , Potterat C. , Price E. , Price J. D. , Prisciandaro J. , Pritchard A. , Prouve C. , Pugatch V. , Puig Navarro A. , Punzi G. , Qian W. , Quagliani R. , Rachwal B. , Rademacker J. H. , Rakotomiaramanana B. , Rama M. , Rangel M. S. , Raniuk I. , Rauschmayr N. , Raven G. , Redi F. , Reichert S. , Reid M. M. , dos Reis A. C. , 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. , Roiser S. , Romanovsky V. , Romero Vidal A. , Rotondo M. , Rouvinet J. , Ruf T. , Ruiz H. , Ruiz Valls P. , Saborido Silva J. J. , Sagidova N. , Sail P. , Saitta B. , Salustino Guimaraes V. , Sanchez Mayordomo C. , Sanmartin Sedes B. , Santacesaria R. , Santamarina Rios C. , Santovetti E. , Sarti A. , Satriano C. , Satta A. , Saunders D. M. , Savrina D. , Schiller M. , Schindler H. , Schlupp M. , Schmelling M. , Schmidt B. , Schneider O. , Schopper A. , Schune M.-H. , Schwemmer R. , Sciascia B. , Sciubba A. , Semennikov A. , Sepp I. , Serra N. , Serrano J. , Sestini L. , Seyfert P. , Shapkin M. , Shapoval I. , Shcheglov Y. , Shears T. , Shekhtman L. , Shevchenko V. , Shires A. , Silva Coutinho R. , Simi G. , Sirendi M. , Skidmore N. , Skillicorn I. , Skwarnicki T. , Smith N. A. , Smith E. , Smith E. , Smith J. , Smith M. , Snoek H. , Sokoloff M. D. , Soler F. J. P. , Soomro F. , Souza D. , Souza De Paula B. , Spaan B. , Spradlin P. , Sridharan S. , Stagni F. , Stahl M. , Stahl S. , Steinkamp O. , Stenyakin O. , Sterpka F. , Stevenson S. , Stoica S. , Stone S. , Storaci B. , Stracka S. , Straticiuc M. , Straumann U. , Stroili R. , Sun L. , Sutcliffe W. , Swientek K. , Swientek S. , Syropoulos V. , Szczekowski M. , Szczypka P. , Szumlak T. , T’Jampens S. , Teklishyn M. , Tellarini G. , Teubert F. , Thomas C. , Thomas E. , van Tilburg J. , Tisserand V. , Tobin M. , Todd J. , Tolk S. , Tomassetti L. , Tonelli D. , Topp-Joergensen S. , Torr N. , Tournefier E. , Tourneur S. , Trabelsi K. , Tran M. T. , Tresch M. , Trisovic A. , Tsaregorodtsev A. , Tsopelas P. , Tuning N. , Ukleja A. , Ustyuzhanin A. , Uwer U. , Vacca C. , Vagnoni V. , Valenti G. , Vallier A. , Vazquez Gomez R. , Vazquez Regueiro P. , Vázquez Sierra C. , Vecchi S. , Velthuis J. J. , Veltri M. , Veneziano G. , Vesterinen M. , Viana Barbosa J. V. , Viaud B. , Vieira D. , Vieites Diaz M. , Vilasis-Cardona X. , Vollhardt A. , Volyanskyy D. , Voong D. , Vorobyev A. , Vorobyev V. , Voß C. , de Vries J. A. , Waldi R. , Wallace C. , Wallace R. , Walsh J. , Wandernoth S. , Wang J. , Ward D. R. , Watson N. K. , Websdale D. , Weiden A. , Whitehead M. , Wiedner D. , Wilkinson G. , Wilkinson M. , Williams M. , Williams M. P. , Williams M. , Wilson F. F. , Wimberley J. , Wishahi J. , Wislicki W. , Witek M. , Wormser G. , Wotton S. A. , Wright S. , Wyllie K. , Xie Y. , Xu Z. , Yang Z. , Yuan X. , Yushchenko O. , Zangoli M. , Zavertyaev M. , Zhang L. , Zhang Y. , Zhelezov A. , Zhokhov A. , Zhong L. 
Published: June 2015

Abstract

The differential branching fraction of the rare decayΛb0 → Λμ+μ−is measured as a function ofq2, the square of the dimuon invariant mass. The analysis is performed using proton-proton collision data, corresponding to an integrated luminosity of 3.0 fb−1, collected by the LHCb experiment. Evidence of signal is observed in theq2region below the square of theJ/ψmass. Integrating over 15< q2<20 GeV2/c4the differential branching fraction is measured as$$ \mathrm{d}\mathrm{\mathcal{B}}\left({\varLambda}_b^0\to \varLambda {\mu}^{+}{\mu}^{-}\right)/d{q}^2=\left({1.18}_{-0.08}^{+0.09}\pm 0.03\pm 0.27\right)\times {10}^{-7}{\left({\mathrm{GeV}}^2/{c}^4\right)}^{-1}, $$dℬΛb0→Λμ+μ−/dq2=1.18−0.08+0.09±0.03±0.27×10−7GeV2/c4−1,where the uncertainties are statistical, systematic and due to the normalisation mode,Λb0 → J/ψΛ, respectively. In theq2intervals where the signal is observed, angular distributions are studied and the forward-backward asymmetries in the dimuon (AFBℓ) and hadron (AFBh) systems are measured for the first time. In the range 15< q2<20 GeV2/c4they are found to be$$ \begin{array}{l}{A}_{\mathrm{FB}}^{\ell }=-0.05\pm 0.09\left(\mathrm{stat}\right)\pm 0.03\left(\mathrm{syst}\right)\;\mathrm{and}\hfill \\ {}{A}_{\mathrm{FB}}^h=-0.29\pm 0.07\left(\mathrm{stat}\right)\pm 0.03\left(\mathrm{syst}\right).\hfill \end{array} $$AFBℓ=−0.05±0.09stat±0.03systandAFBh=−0.29±0.07stat±0.03syst.