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Title: Observation of the B$$^0_\mathrm{s}\to $$X(3872)$$\phi$$ decay

Journal Article · · Physical Review Letters
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Using a data sample of proton-proton collisions at $$\sqrt{s} =$$ 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 140 fb$$^{-1}$$ collected by the CMS experiment in 2016-2018, the B$$^0_\mathrm{s}$$ $$\to$$ X(3872)$$\phi$$ decay is observed. Decays into J/$$\psi\,\pi^+\pi^-$$ and K$^+$$K$$^-$ are used to reconstruct, respectively, the X(3872) and $$\phi$$. The ratio of the product of branching fractions $$\mathcal{B}($$B$$^0_\mathrm{s}$$ $$\to$$ X(3872)$$\phi)\,\mathcal{B}($$X(3872) $$\to$$ J$$/\psi\,\pi^+\pi^-)$$ to the product $$\mathcal{B}($$B$$^0_\mathrm{s}$$ $$\to$$ $$\psi$$(2S)$$\phi)\,\mathcal{B}(\psi$$(2S) $$\to$$ J/$$\psi\,\pi^+\pi^-)$$ is measured to be (2.21 $$\pm$$ 0.29 (stat) $$\pm$$ 0.17 (syst))%. The ratio $$\mathcal{B}($$B$$^0_\mathrm{s}$$ $$\to$$ X(3872)$$\phi) / \mathcal{B}($$B$$^{0}$$ $$\to$$ X(3872)K$^0)$ is found to be consistent with one, while the ratio $$\mathcal{B}($$B$$^0_\mathrm{s}$$ $$\to$$ X(3872)$$\phi) / \mathcal{B}($$B$$^+$ $$\to$$ X(3872)K$^+)$ is two times smaller. This suggests a difference in the production dynamics of the X(3872) in B$^0$ and B$$^0_\mathrm{s}$$ meson decays compared to B$^+$. The reported observation may shed new light on the nature of the X(3872) particle.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA (United States); Univ. of Colorado, Boulder, CO (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP); National Science Foundation (NSF); Kavli Foundation; Nvidia Corporation; SuperMicro Corporation; Welch Foundation; Weston Havens Foundation
Contributing Organization:
CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359; C-1845; SC0010005
OSTI ID:
1630721
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1721765
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-20-212-CMS; arXiv:2005.04764; CMS-BPH-17-005; CERN-EP-2020-070; oai:inspirehep.net:1795066; TRN: US2200688
Journal Information:
Physical Review Letters, Vol. 125, Issue 15; ISSN 0031-9007
Publisher:
American Physical Society (APS)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (34)

Charmonium journal October 2008
PHOTOS - a universal Monte Carlo for QED radiative corrections: version 2.0 journal April 1994
Bounds on the width, mass difference and other properties of X ( 3872 ) π + π J / ψ decays journal September 2011
The X(3872) at CDF II journal June 2005
Analysis of the Quantum Numbers J P C of the X (3872) Particle journal March 2007
The EvtGen particle decay simulation package journal April 2001
: A statistical tool to unfold data distributions
  • Pivk, M.; Le Diberder, F. R.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 555, Issue 1-2 https://doi.org/10.1016/j.nima.2005.08.106
journal December 2005
Observation of a Narrow Charmoniumlike State in Exclusive B ± K ± π + π J / ψ Decays journal December 2003
Measurements of ψ(2S) and X(3872) → J/ψπ + π − production in pp collisions at s = 8 $$ \sqrt{s}=8 $$ TeV with the ATLAS detector journal January 2017
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Observation of the Λ b 0 J / ψ Λ ϕ decay in proton-proton collisions at s = 13 TeV journal March 2020
X ( 3872 ) tetraquarks in B and B s decays journal August 2020
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Measurement of the Dipion Mass Spectrum in X ( 3872 ) J / ψ π + π Decays journal March 2006
Review of Particle Physics journal August 2018
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Quantum numbers of the X ( 3872 ) state and orbital angular momentum in its ρ 0 J / ψ decay journal July 2015
Study of the B+→J/ψΛ¯p$$ {\mathrm{B}}^{+}\to \mathrm{J}/\uppsi \overline{\Lambda}\mathrm{p} $$ decay in proton-proton collisions at s$$ \sqrt{s} $$ = 8 TeV journal December 2019
The X Y Z states: Experimental and theoretical status and perspectives journal August 2020
An introduction to PYTHIA 8.2 journal June 2015
Photos — a universal Monte Carlo for QED radiative corrections in decays journal July 1991
The Large-Sample Distribution of the Likelihood Ratio for Testing Composite Hypotheses journal March 1938
Observation of Two Excited B c + States and Measurement of the B c + ( 2 S ) Mass in p p Collisions at s = 13 TeV journal April 2019
Determination of the X ( 3872 ) Meson Quantum Numbers journal May 2013
Erratum to: Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal July 2013
Geant4—a simulation toolkit
  • Agostinelli, S.; Allison, J.; Amako, K.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 506, Issue 3 https://doi.org/10.1016/S0168-9002(03)01368-8
journal July 2003
Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal February 2011
Studies of $${\mathrm {B}} ^{*}_{{\mathrm {s}}2}(5840)^0 $$ B s 2 ∗ ( 5840 ) 0 and $${\mathrm {B}} _{{\mathrm {s}}1}(5830)^0 $$ B s 1 ( 5830 ) 0 mesons including the observation of the $${\mathrm {B}} ^{*}_{{\mathrm {s}}2}(5840)^0 \rightarrow {\mathrm {B}} ^0 \mathrm {K} ^0_{\mathrm {S}} $$ B s 2 ∗ ( 5840 ) 0 → B 0 K S 0 decay in proton-proton collisions at $$\sqrt{s}=8\,\text {TeV} $$ s = 8 TeV journal November 2018
The CMS trigger system journal January 2017
Performance of CMS muon reconstruction in pp collision events at √s = 7 TeV journal October 2012
Description and performance of track and primary-vertex reconstruction with the CMS tracker journal October 2014
The CMS experiment at the CERN LHC journal August 2008
Bayesian Analysis for the Social Sciences journal January 2009
Search for the X ( 5568 ) State Decaying into B s 0 π ± in Proton-Proton Collisions at s = 8 TeV journal May 2018


Figures / Tables (4)


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