Study of the rare decay J/ψ → μ+μ−μ+μ−

Type: Article

Publication Date: 2024-12-10

Citations: 0

DOI: https://doi.org/10.1007/jhep12(2024)062

Abstract

A bstract The rare electromagnetic J/ψ → μ + μ − μ + μ − decay is observed with a significance greatly exceeding the discovery threshold, using proton-proton collision data collected by the LHCb experiment during 2016–2018 at a center-of-mass energy of 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 5 . 4 fb − 1 . The rate of this decay is measured relative to that of the J/ψ → μ + μ − mode. Using the QED model for the four-muon decay in the efficiency estimation, its branching fraction is determined to be $$ \mathcal{B}\left(J/\psi \to {\mu}^{+}{\mu}^{-}{\mu}^{+}{\mu}^{-}\right)=\left(1.13\pm 0.10\pm 0.05\pm 0.01\right)\times {10}^{-6}, $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>ψ</mml:mi> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mn>1.13</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.10</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.05</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.01</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>6</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:math> where the uncertainties are statistical, systematic and due to the uncertainty on the branching fraction of the J/ψ → μ + μ − decay.

Locations

  • Journal of High Energy Physics - View - PDF

Similar Works

Action Title Year Authors
+ PDF Chat Study of the rare decay $J/\psi \to \mu^+\mu^-\mu^+\mu^-$ 2024 R. Aaij
A. S. W. Abdelmotteleb
Carlos Abellán Beteta
F. Abudinén
T. Ackernley
Ayomide Matthew Adefisoye
B. Adeva
M. Adinolfi
P. Adlarson
C. Agapopoulou
+ PDF Chat Measurement of properties of $$ {\mathrm{B}}_{\mathrm{s}}^0 $$→ μ+μ− decays and search for B0→ μ+μ− with the CMS experiment 2020 Albert M. Sirunyan
A. Tumasyan
W. Adam
F. Ambrogi
T. Bergauer
J. Brandstetter
M. Dragicevic
J. Erö
A. Escalante Del Valle
M. Flechl
+ PDF Chat First Evidence for the Decay<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>→</mml:mo><mml:msup><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">−</mml:mo></mml:msup></mml:math> 2013 R. Aaij
C. Abellán Beteta
A. Adametz
B. Adeva
M. Adinolfi
C. Adrover
A. A. Affolder
Z. Ajaltouni
J. Albrecht
F. Alessio
+ PDF Chat Recent results on B → μ+μ− decays with the CMS experiment 2020 U. Langenegger
+ PDF Chat A search for rare B → Dμ+μ− decays 2024 R. Aaij
A. S. W. Abdelmotteleb
C. Abellán Beteta
F. Abudinén
T. Ackernley
B. Adeva
M. Adinolfi
P. Adlarson
H. Afsharnia
C. Agapopoulou
+ Search for the rare decay B+→μ+μ-μ+νμ 2019 R. Aaij
C. Abellán Beteta
B. Adeva
M. Adinolfi
C. Aidala
Z. Ajaltouni
S. Akar
P. Albicocco
J. Albrecht
F. Alessio
+ Search for $B_c^+\toπ^+μ^+μ^-$ decays and measurement of the branching fraction ratio ${\cal B}(B_c^+\toψ(2S)π^+)/{\cal B}(B_c^+\to J/ψπ^+)$ 2023 R. Aaij
A. S. W. Abdelmotteleb
Carlos Abellán Beteta
F. Abudinén
T. Ackernley
B. Adeva
M. Adinolfi
P. Adlarson
C. Agapopoulou
C. Aidala
+ PDF Chat Search for the rare decays<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>and<mml:math xmlns… 2014 F. De Mori
M. N. Achasov
X. Ai
O. Albayrak
M. Albrecht
D. Ambrose
F. F. An
Q. An
J. Z. Bai
R. Baldini Ferroli
+ PDF Chat Search for the rare hadronic decay <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msubsup><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover></mml:math> 2023 R. Aaij
A. S. W. Abdelmotteleb
C. Abellán Beteta
F. Abudinén
T. Ackernley
B. Adeva
M. Adinolfi
H. Afsharnia
C. Agapopoulou
C. Aidala
+ PDF Chat Search for the rare decay <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">Λ</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:msup><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo></mml:msup></mml:math> 2018 R. Aaij
B. Adeva
M. Adinolfi
Z. Ajaltouni
S. Akar
J. Albrecht
F. Alessio
M. Alexander
A. Alfonso Albero
S. Ali
+ PDF Chat First observation of the decay B + → π + μ + μ − 2012 R. Aaij
C. Abellán Beteta
A. Adametz
B. Adeva
M. Adinolfi
C. Adrover
A. A. Affolder
Z. Ajaltouni
J. Albrecht
F. Alessio
+ Observation of the Rare Decay of the η Meson to Four Muons. 2023 Aram Hayrapetyan
A. Tumasyan
W. Adam
Janik Walter Andrejkovic
T. Bergauer
S. Chatterjee
K. Damanakis
M. Dragicevic
A. Escalante Del Valle
P. S. Hussain
+ Observation of the decay $J/ψ\to e^+ e^- η(1405)$ with $η(1405) \to π^0 f_0(980)$ 2023 BESIII Collaboration
F. De Mori
М. Н. Ачасов
P. Adlarson
X. Ai
R. Aliberti
A. Amoroso
M. R. An
Q. An
Y. Bai
+ PDF Chat First observation of the rare<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msup><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>π</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo></mml:msup></mml:math>decay 2016 R. Aaij
C. Abellán Beteta
B. Adeva
M. Adinolfi
A. A. Affolder
Z. Ajaltouni
S. Akar
J. Albrecht
F. Alessio
M. Alexander
+ Search for the rare decays <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si1.gif" overflow="scroll"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math> and <mml… 2012 R. Aaij
C. Abellán Beteta
B. Adeva
M. Adinolfi
C. Adrover
A. A. Affolder
Z. Ajaltouni
J. Albrecht
F. Alessio
M. Alexander
+ $B^0_{(s)} \rightarrow μ^+μ^-$ at CMS 2014 F. Ligabue
+ PDF Chat Study of the ψ2(3823) and χc1(3872) states in B+ → (J/ψπ+π−)K+ decays 2020 R. Aaij
Carlos Abellán Beteta
T. Ackernley
B. Adeva
M. Adinolfi
H. Afsharnia
C. Aidala
S. Aiola
Z. Ajaltouni
S. Akar
+ $$B^*_{s,d} \rightarrow \mu ^+ \mu ^-$$ B s , d ∗ → μ + μ - and its impact on $$B_{s,d} \rightarrow \mu ^+ \mu ^-$$ B s , d → μ + μ - 2016 Guang-Zhi Xu
Yue Qiu
C. P. Shen
Yu-Jie Zhang
+ Search for $K^0_{\mathrm{S(L)}}\toμ^+μ^-μ^+μ^-$ decays at LHCb 2022 LHCb collaboration
+ PDF Chat Search for the rare decays <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo><… 2018 F. De Mori
М. Н. Ачасов
S. Ahmed
M. Albrecht
M. Alekseev
A. Amoroso
F. F. An
Q. An
J. Z. Bai
Y. Bai

Works That Cite This (0)

Action Title Year Authors