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U.S. Department of Energy
Office of Scientific and Technical Information

Measurement of the dependence of the hadron production fraction ratio $$f_\mathrm{s} / f_\mathrm{u}$$ and $$f_\mathrm{d} / f_ \mathrm{u}$$ on B meson kinematic variables in proton-proton collisions at $$\sqrt{s}$$ = 13 TeV

Journal Article · · Physical Review Letters
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The dependence of the ratio between the B$$_\mathrm{s}^0$$ and B$^+$ hadron production fractions, $$f_\mathrm{s} / f_\mathrm{u}$$, on the transverse momentum ($$p_\mathrm{T}$$) and rapidity of the B mesons is studied using the decay channels B$$_\mathrm{s}^0$$$$\to$$ J$$/\psi\,\phi$$ and B$^+$$$$\to$$ J$$/\psi$$ K$^+$. The analysis uses a data sample of proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV, collected by the CMS experiment in 2018 and corresponding to an integrated luminosity of 61.6 fb$$^{-1}$$. The $$f_\mathrm{s} / f_\mathrm{u}$$ ratio is observed to depend on the B $$p_\mathrm{T}$$ and to be consistent with becoming asymptotically constant at large $$p_\mathrm{T}$$. No rapidity dependence is observed. The ratio of the B$^0$ to B$^+$ hadron production fractions, $$f_\mathrm{d} / f_\mathrm{u}$$, measured using the B$^0$$$$\to$$ J$$/\psi$$ K$$^{*0}$$ decay channel, is found to be consistent with unity and independent of $$p_\mathrm{T}$$ and rapidity, as expected from isospin invariance.
Research Organization:
Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359
OSTI ID:
2203107
Report Number(s):
FERMILAB-PUB--22-707-CMS; CMS-BPH-21-001; CERN-EP-2022-248; arXiv:2212.02309; oai:inspirehep.net:2610522
Journal Information:
Physical Review Letters, Journal Name: Physical Review Letters Journal Issue: 12 Vol. 131; ISSN 0031-9007
Publisher:
American Physical Society (APS)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (30)

Bayesian Analysis for the Social Sciences journal January 2009
Test of lepton flavor universality and search for lepton flavor violation in B → Kℓℓ decays journal March 2021
Measurement of the fragmentation fraction ratio f s /f d and its dependence on B meson kinematics journal April 2013
Study of the rare decays of B s 0 and B0 mesons into muon pairs using data collected during 2015 and 2016 with the ATLAS detector journal April 2019
Measurement of properties of $$ {\mathrm{B}}_{\mathrm{s}}^0 $$→ μ+μ− decays and search for B0→ μ+μ− with the CMS experiment journal April 2020
The EvtGen particle decay simulation package journal April 2001
Geant4—a simulation toolkit
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journal July 2003
An introduction to PYTHIA 8.2 journal June 2015
PHOTOS interface in C++ journal February 2016
Branching ratio measurements and isospin violation in B -meson decays journal February 2016
Observation of the rare Bs0 →µ+µ− decay from the combined analysis of CMS and LHCb data journal May 2015
The CMS trigger system journal January 2017
Performance of the CMS muon detector and muon reconstruction with proton-proton collisions at √ s =13 TeV journal June 2018
Performance of the CMS Level-1 trigger in proton-proton collisions at √ s = 13 TeV journal October 2020
Electron and photon reconstruction and identification with the CMS experiment at the CERN LHC journal May 2021
The CMS experiment at the CERN LHC journal August 2008
Description and performance of track and primary-vertex reconstruction with the CMS tracker journal October 2014
Systems of Frequency Curves Generated by Methods of Translation journal January 1949
Review of Particle Physics journal August 2022
Measurement of b hadron fractions in 13 TeV p p collisions journal August 2019
Precise measurement of the f s / f d ratio of fragmentation fractions and of B s 0 decay branching fractions journal August 2021
Measurement of the B s 0 → μ + μ − decay properties and search for the B 0 → μ + μ − and B s 0 → μ + μ − γ decays journal January 2022
Averages of b -hadron, c -hadron, and τ -lepton properties as of 2021 journal March 2023
Measurement of ratios of fragmentation fractions for bottom hadrons in p p ¯ collisions at s = 1.96     TeV journal April 2008
Measurement of b hadron production fractions in 7 TeV p p collisions journal February 2012
Determination of the Ratio of b -Quark Fragmentation Fractions f s / f d in p p Collisions at s = 7     TeV with the ATLAS Detector journal December 2015
Measurement of the B s 0 → μ + μ − Branching Fraction and Effective Lifetime and Search for B 0 → μ + μ − Decays journal May 2017
Measurement of f s / f u Variation with Proton-Proton Collision Energy and B -Meson Kinematics journal March 2020
Averages of b-hadron, c-hadron, and $$\tau $$-lepton properties as of 2018: Heavy Flavor Averaging Group (HFLAV) journal March 2021
Precision luminosity measurement in proton–proton collisions at $$\sqrt{s} = 13\,\hbox {TeV}$$ in 2015 and 2016 at CMS journal September 2021


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