Observation of the $$ {\Lambda}_{\mathrm{b}}^0\to {\upchi}_{\mathrm{c}1} $$ (3872) pK− decay (2019)

A bstract Using proton-proton collision data, collected with the LHCb detector and corresponding to 1.0, 2.0 and 1.9 fb −1 of integrated luminosity at the centre-of-mass energies of 7, 8, and 13 TeV, respectively, the decay $$ {\Lambda}_{\mathrm{b}}^0\to {\upchi}_{\mathrm{c}1} $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msubsup><mml:mi>Λ</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>→</mml:mo><mml:msub><mml:mi>χ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> (3872)pK − with χ c1 (3872) → J / ψ π + π − is observed for the first time. The significance of the observed signal is in excess of seven standard deviations. It is found that (58 ± 15)% of the decays proceed via the two-body intermediate state χ c1 (3872)Λ(1520). The branching fraction with respect to that of the $$ {\Lambda}_{\mathrm{b}}^0 $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msubsup><mml:mi>Λ</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msubsup></mml:math> → ψ(2S)pK − decay mode, where the ψ(2S) meson is reconstructed in the J / ψ π + π − final state, is measured to be: $$ \frac{\beta \left({\Lambda}_{\mathrm{b}}^0\to {\upchi}_{\mathrm{c}1}(3872){\mathrm{pK}}^{-}\right)}{\beta \left({\Lambda}_{\mathrm{b}}^0\to \uppsi \left(2\mathrm{S}\right){\mathrm{pK}}^{-}\right)}\times \frac{\beta \left({\upchi}_{\mathrm{c}1}(3872)\to \mathrm{J}/\uppsi {\uppi}^{+}{\uppi}^{-}\right)}{\beta \left(\uppsi \left(2\mathrm{S}\right)\to \mathrm{J}/\uppsi {\uppi}^{+}{\uppi}^{-}\right)}=\left(5.4\pm 1.1\pm 0.2\right)\times {10}^{-2}, $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>β</mml:mi><mml:mfenced><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>Λ</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>→</mml:mo><mml:msub><mml:mi>χ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced><mml:mn>3872</mml:mn></mml:mfenced><mml:msup><mml:mi>pK</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>β</mml:mi><mml:mfenced><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>Λ</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mi>pK</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>β</mml:mi><mml:mfenced><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>χ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced><mml:mn>3872</mml:mn></mml:mfenced><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:msup><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>β</mml:mi><mml:mfenced><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:msup><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn>5.4</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>1.1</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math> where the first uncertainty is statistical and the second is systematic.