Search for Rare B0(s) → μ+ μ− μ+ μ− Decays

Aaij, R.; Abellan Beteta, C.; Adametz, A.; Adeva, B.; Adinolfi, M.; Adrover, C.; Affolder, A.; Ajaltouni, Z.; Albrecht, J.; Alessio, F.; Alexander, M.; Ali, S.; Alkhazov, G.; Alvarez Cartelle, P.; Alves Jr, A. A.; Amato, S.; Amhis, Y.; Anderlini, L.; Anderson, J.; Andreassen, R.; Appleby, R. B.; Aquines Gutierrez, O.; Archilli, F.; Artamonov, A.; Artuso, M.; Aslanides, E.; Auriemma, G.; Bachmann, S.; Back, J. J.; Baesso, C.; Balagura, V.; Baldini, W.; Barlow, R. J.; Barschel, C.; Barsuk, S.; Barter, W.; Bauer, T. h.; Bay, A.; Beddow, J.; Bediaga, I.; Belogurov, S.; Belous, K.; Belyaev, I.; Ben Haim, E.; Benayoun, M.; Bencivenni, G.; Benson, S.; Benton, J.; Berezhnoy, A.; Bernet, R.; Bettler, M. O.; van Beuzekom, M.; Bien, A.; Bifani, S.; Bird, T.; Bizzeti, A.; Bjørnstad, P. M.; Blake, T.; Blanc, F.; Blouw, J.; Blusk, S.; Bobrov, A.; Bocci, V.; Bondar, A.; Bondar, N.; Bonivento, W.; Borghi, S.; Borgia, A.; Bowcock, T. J. V.; Bowen, E.; Bozzi, C.; Brambach, T.; van den Brand, J.; Bressieux, J.; Brett, D.; Britsch, M.; Britton, T.; Brook, N. H.; Brown, H.; Burducea, I.; Bursche, A.; Buytaert, J.; Cadeddu, S.; Callot, O.; Calvi, M.; Calvo Gomez, M.; Camboni, A.; Campana, P.; Carbone, Angelo; Carboni, G.; Cardinale, R.; Cardini, A.; Carranza Mejia, H.; Carson, L.; Carvalho Akiba, K.; Casse, G.; Cattaneo, M.; Cauet, C. h.; Charles, M.; Charpentier, P. h.; Chen, P.; Chiapolini, N.; Chrzaszcz, M.; Ciba, K.; Cid Vidal, X.; Ciezarek, G.; Clarke, P. E. L.; Clemencic, M.; Cliff, H. V.; Closier, J.; Coca, C.; Coco, V.; Cogan, J.; Cogneras, E.; Collins, P.; Comerma Montells, A.; Contu, A.; Cook, A.; Coombes, M.; Coquereau, S.; Corti, G.; Couturier, B.; Cowan, G. A.; Craik, D.; Cunliffe, S.; Currie, R.; D'Ambrosio, C.; David, P.; David, P. N. Y.; De Bonis, I.; De Bruyn, K.; De Capua, S.; De Cian, M.; De Miranda, J. M.; De Paula, L.; De Silva, W.; De Simone, P.; Decamp, D.; Deckenhoff, M.; Degaudenzi, H.; Del Buono, L.; Deplano, C.; Derkach, D.; Deschamps, O.; Dettori, F.; Di Canto, A.; Dickens, J.; Dijkstra, H.; Dogaru, M.; Domingo Bonal, F.; Donleavy, S.; Dordei, F.; Dosil Suárez, A.; Dossett, D.; Dovbnya, A.; Dupertuis, F.; Dzhelyadin, R.; Dziurda, A.; Dzyuba, A.; Easo, S.; Egede, U.; Egorychev, V.; Eidelman, S.; van Eijk, D.; Eisenhardt, S.; Eitschberger, U.; Ekelhof, R.; Eklund, L.; El Rifai, I.; Elsasser, C. h.; Elsby, D.; Falabella, A.; Färber, C.; Fardell, G.; Farinelli, C.; Farry, S.; Fave, V.; Ferguson, D.; Fernandez Albor, V.; Ferreira Rodrigues, F.; Ferro Luzzi, M.; Filippov, S.; Fitzpatrick, C.; Fontana, M.; Fontanelli, F.; Forty, R.; Francisco, O.; Frank, M.; Frei, C.; Frosini, M.; Furcas, S.; Furfaro, E.; Gallas Torreira, A.; Galli, Domenico; Gandelman, M.; Gandini, P.; Gao, Y.; Garofoli, J.; Garosi, P.; Garra Tico, J.; Garrido, L.; Gaspar, C.; Gauld, R.; Gersabeck, E.; Gersabeck, M.; Gershon, T.; Ghez, P. h.; Gibson, V.; Gligorov, V. V.; Göbel, C.; Golubkov, D.; Golutvin, A.; Gomes, A.; Gordon, H.; Grabalosa Gándara, M.; Graciani Diaz, R.; Granado Cardoso, L. A.; Graugés, E.; Graziani, G.; Grecu, A.; Greening, E.; Gregson, S.; Grünberg, O.; Gui, B.; Gushchin, E.; Guz, Y. u.; Gys, T.; Hadjivasiliou, C.; Haefeli, G.; Haen, C.; Haines, S. C.; Hall, S.; Hampson, T.; Hansmann Menzemer, S.; Harnew, N.; Harnew, S. T.; Harrison, J.; Harrison, P. F.; Hartmann, T.; He, J.; Heijne, V.; Hennessy, K.; Henrard, P.; Hernando Morata, J. A.; van Herwijnen, E.; Hicks, E.; Hill, D.; Hoballah, M.; Hombach, C.; Hopchev, P.; Hulsbergen, W.; Hunt, P.; Huse, T.; Hussain, N.; Hutchcroft, D.; Hynds, D.; Iakovenko, V.; Idzik, M.; Ilten, P.; Jacobsson, R.; Jaeger, A.; Jans, E.; Jaton, P.; Jing, F.; John, M.; Johnson, D.; Jones, C. R.; Jost, B.; Kaballo, M.; Kandybei, S.; Karacson, M.; Karbach, T. M.; Kenyon, I. R.; Kerzel, U.; Ketel, T.; Keune, A.; Khanji, B.; Kochebina, O.; Komarov, I.; Koopman, R. F.; Koppenburg, P.; Korolev, M.; Kozlinskiy, A.; Kravchuk, L.; Kreplin, K.; Kreps, M.; Krocker, G.; Krokovny, P.; Kruse, F.; Kucharczyk, M.; Kudryavtsev, V.; Kvaratskheliya, T.; La Thi, V. N.; Lacarrere, D.; Lafferty, G.; Lai, A.; Lambert, D.; Lambert, R. W.; Lanciotti, E.; Lanfranchi, G.; Langenbruch, C.; Latham, T.; Lazzeroni, C.; Le Gac, R.; van Leerdam, J.; Lees, J. P.; Lefévre, R.; Leflat, A.; Lefrançois, J.; Leroy, O.; Li, Y.; Li Gioi, L.; Liles, M.; Lindner, R.; Linn, C.; Liu, B.; Liu, G.; von Loeben, J.; Lohn, S.; Lopes, J. H.; Lopez Asamar, E.; Lopez March, N.; Lu, H.; Luisier, J.; Luo, H.; Machefert, F.; Machikhiliyan, I. V.; Maciuc, F.; Maev, O.; Malde, S.; Manca, G.; Mancinelli, G.; Mangiafave, N.; Marconi, U.; Märki, R.; Marks, J.; Martellotti, G.; Martens, A.; Martin, L.; Martín Sánchez, A.; Martinelli, M.; Martinez Santos, D.; Martins Tostes, D.; Massafferri, A.; Matev, R.; Mathe, Z.; Matteuzzi, C.; Matveev, M.; Maurice, E.; Mazurov, A.; Mccarthy, J.; Mcnulty, R.; Meadows, B.; Meier, F.; Meissner, M.; Merk, M.; Milanes, D. A.; Minard, M. N.; Molina Rodriguez, J.; Monteil, S.; Moran, D.; Morawski, P.; Mountain, R.; Mous, I.; Muheim, F.; Müller, K.; Muresan, R.; Muryn, B.; Muster, B.; Naik, P.; Nakada, T.; Nandakumar, R.; Nasteva, I.; Needham, M.; Neufeld, N.; Nguyen, A. D.; Nguyen, T. D.; Nguyen Mau, C.; Nicol, M.; Niess, V.; Niet, R.; Nikitin, N.; Nikodem, T.; Nisar, S.; Nomerotski, A.; Novoselov, A.; Oblakowska Mucha, A.; Obraztsov, V.; Oggero, S.; Ogilvy, S.; Okhrimenko, O.; Oldeman, R.; Orlandea, M.; Otalora Goicochea, J. M.; Owen, P.; Pal, B. K.; Palano, A.; Palutan, M.; Panman, J.; Papanestis, A.; Pappagallo, M.; Parkes, C.; Parkinson, C. J.; Passaleva, G.; Patel, G. D.; Patel, M.; Patrick, G. N.; Patrignani, Claudia; Pavel Nicorescu, C.; Pazos Alvarez, A.; Pellegrino, A.; Penso, G.; Pepe Altarelli, M.; Perazzini, Stefano; Perego, D. L.; Perez Trigo, E.; Pérez Calero Yzquierdo, A.; Perret, P.; Perrin Terrin, M.; Pessina, G.; Petridis, K.; Petrolini, A.; Phan, A.; Picatoste Olloqui, E.; Pietrzyk, B.; Pilař, T.; Pinci, D.; Playfer, S.; Plo Casasus, M.; Polci, F.; Polok, G.; Poluektov, A.; Polycarpo, E.; Popov, D.; Popovici, B.; Potterat, C.; Powell, A.; Prisciandaro, J.; Pugatch, V.; Puig Navarro, A.; Qian, W.; Rademacker, J. H.; Rakotomiaramanana, B.; Rangel, M. S.; Raniuk, I.; Rauschmayr, N.; Raven, G.; Redford, S.; Reid, M. M.; dos Reis, A. C.; Ricciardi, S.; Richards, A.; Rinnert, K.; Rives Molina, V.; Roa Romero, D. A.; Robbe, P.; Rodrigues, E.; Rodriguez Perez, P.; Rogers, G. J.; Roiser, S.; Romanovsky, V.; Romero Vidal, A.; Rouvinet, J.; Ruf, T.; Ruiz, H.; Sabatino, G.; Saborido Silva, J. J.; Sagidova, N.; Sail, P.; Saitta, B.; Salzmann, C.; Sanmartin Sedes, B.; Sannino, M.; Santacesaria, R.; Santamarina Rios, C.; Santovetti, E.; Sapunov, M.; Sarti, A.; Satriano, C.; Satta, A.; Savrie, M.; Savrina, D.; Schaack, P.; Schiller, M.; Schindler, H.; Schleich, S.; Schlupp, M.; Schmelling, M.; Schmidt, B.; Schneider, O.; Schopper, A.; Schune, M. H.; Schwemmer, R.; Sciascia, B.; Sciubba, A.; Seco, M.; Semennikov, A.; Senderowska, K.; Sepp, I.; Serra, N.; Serrano, J.; Seyfert, P.; Shapkin, M.; Shapoval, I.; Shatalov, P.; Shcheglov, Y.; Shears, T.; Shekhtman, L.; Shevchenko, O.; Shevchenko, V.; Shires, A.; Silva Coutinho, R.; Skwarnicki, T.; Smith, N. A.; Smith, E.; Smith, M.; Sobczak, K.; Sokoloff, M. D.; Soler, F. J. P.; Soomro, F.; Souza, D.; Souza De Paula, B.; Spaan, B.; Sparkes, A.; Spradlin, P.; Stagni, F.; Stahl, S.; Steinkamp, O.; Stoica, S.; Stone, S.; Storaci, B.; Straticiuc, M.; Straumann, U.; Subbiah, V. K.; Swientek, S.; Syropoulos, V.; Szczekowski, M.; Szczypka, P.; Szumlak, T.; T'Jampens, S.; Teklishyn, M.; Teodorescu, E.; Teubert, F.; Thomas, C.; Thomas, E.; van Tilburg, J.; Tisserand, V.; Tobin, M.; Tolk, S.; Tonelli, D.; Topp Joergensen, S.; Torr, N.; Tournefier, E.; Tourneur, S.; Tran, M. T.; Tresch, M.; Tsaregorodtsev, A.; Tsopelas, P.; Tuning, N.; Ubeda Garcia, M.; Ukleja, A.; Urner, D.; Uwer, U.; Vagnoni, VINCENZO MARIA; Valenti, G.; Vazquez Gomez, R.; Vazquez Regueiro, P.; Vecchi, S.; Velthuis, J. J.; Veltri, M.; Veneziano, G.; Vesterinen, M.; Viaud, B.; Vieira, D.; Vilasis Cardona, X.; Vollhardt, A.; Volyanskyy, D.; Voong, D.; Vorobyev, A.; Vorobyev, V.; Voß, C.; Voss, H.; Waldi, R.; Wallace, R.; Wandernoth, S.; Wang, J.; Ward, D. R.; Watson, N. K.; Webber, A. D.; Websdale, D.; Whitehead, M.; Wicht, J.; Wiechczynski, J.; Wiedner, D.; Wiggers, L.; Wilkinson, G.; Williams, M. P.; Williams, M.; Wilson, F. F.; Wishahi, J.; Witek, M.; Wotton, S. A.; Wright, S.; Wu, S.; Wyllie, K.; Xie, Y.; Xing, F.; Xing, Z.; Yang, Z.; Young, R.; Yuan, X.; Yushchenko, O.; Zangoli, Maria; Zavertyaev, M.; Zhang, F.; Zhang, L.; Zhang, W. C.; Zhang, Y.; Zhelezov, A.; Zhokhov, A.; Zhong, L.; Zvyagin, A.

doi:10.1103/PhysRevLett.110.211801

A search for the decays B0s → μ+ μ− μ+ μ− and B0 → μ+ μ− μ+ μ− is performed using data, corresponding to an integrated luminosity of 1.0 fb^−1, collected with the LHCb detector in 2011. The number of candidates observed is consistent with the expected background and, assuming phase-space models of the decays, limits on the branching fractions are set: B(B0s → μ+ μ− μ+ μ−) < 1.6(1.2) x 10^−8 and B(B0 → μ+ μ− μ+ μ−) < 6.6(5.3) x 10^−9 at 95% (90%) confidence level. In addition, limits are set in the context of a supersymmetric model which allows for the B0(s) meson to decay into a scalar (S) and pseudoscalar particle (P), where S and P have masses of 2.5 GeV/c and 214.3 MeV/c, respectively, both resonances decay into μ+ μ−. The branching fraction limits for these decays are B(B0s → S P) < 1.6(1.2) x 10^−8 and B(B0 → S P) < 6.3(5.1) x 10^ −9 at 95% (90%) confidence level.

R. Aaij, C. Abellan Beteta, A. Adametz, B. Adeva, M. Adinolfi, C. Adrover, et al. (2013). Search for Rare B0(s) → μ+ μ− μ+ μ− Decays. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 110(21), 1-8 [10.1103/PhysRevLett.110.211801].