Measurement of the B0s → μ+ μ− Branching Fraction and Search for B0 → μ+ μ− Decays at the LHCb Experiment

Aaij, R.; 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.; Amerio, S.; Amhis, Y.; Anderlini, L.; Anderson, J.; Andreassen, R.; Andrews, J. E.; Appleby, R. B.; Aquines Gutierrez, O.; Archilli, F.; Artamonov, A.; Artuso, M.; Aslanides, E.; Auriemma, G.; Baalouch, M.; Bachmann, S.; Back, J. J.; Badalov, A.; Baesso, C.; Balagura, V.; Baldini, W.; Barlow, R. J.; Barschel, C.; Barsuk, S.; Barter, W.; Bauer, T. h.; Bay, A.; Beddow, J.; Bedeschi, F.; Bediaga, I.; Belogurov, S.; Belous, K.; Belyaev, I.; Ben Haim, E.; Bencivenni, G.; Benson, S.; Benton, J.; Berezhnoy, A.; Bernet, R.; Bettler, M. O.; van Beuzekom, M.; Bien, A.; Bifani, S.; Bird, T.; Bizzeti, A.; Bj\ornstad, P. M.; Blake, T.; Blanc, F.; Blusk, S.; 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.; Busetto, G.; Buytaert, J.; Cadeddu, S.; Callot, O.; Calvi, M.; Calvo Gomez, M.; Camboni, A.; Campana, P.; Campora Perez, D.; Carbone, Angelo; Carboni, G.; Cardinale, R.; Cardini, A.; Carranza Mejia, H.; Carson, L.; Carvalho Akiba, K.; Casse, G.; Castillo Garcia, L.; Cattaneo, M.; Cauet, C. h.; Cenci, R.; 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.; Cowie, E.; Craik, D. C.; Cunliffe, S.; Currie, R.; D'Ambrosio, C.; David, P.; David, P. N. Y.; Davis, A.; 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.; Del Buono, L.; Déléage, N.; Derkach, D.; Deschamps, O.; Dettori, F.; Di Canto, A.; Dijkstra, H.; Dogaru, M.; Donleavy, S.; Dordei, F.; Dosil Suárez, A.; Dossett, D.; Dovbnya, A.; Dupertuis, F.; Durante, P.; 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.; Falabella, A.; Färber, C.; Farinelli, C.; Farry, S.; Ferguson, D.; Fernandez Albor, V.; Ferreira Rodrigues, F.; Ferro Luzzi, M.; Filippov, S.; Fiore, M.; Fitzpatrick, C.; Fontana, M.; Fontanelli, F.; Forty, R.; Francisco, O.; Frank, M.; Frei, C.; Frosini, M.; 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.; Giubega, L.; Gligorov, V. V.; Göbel, C.; Golubkov, D.; Golutvin, A.; Gomes, A.; Gorbounov, P.; Gordon, H.; Grabalosa Gándara, M.; Graciani Diaz, R.; Granado Cardoso, L. A.; Graugés, E.; Graziani, G.; Grecu, A.; Greening, E.; Gregson, S.; Griffith, P.; Grünberg, O.; Gui, B.; Gushchin, E.; Guz, Y. u.; Gys, T.; Hadjivasiliou, C.; Haefeli, G.; Haen, C.; Haines, S. C.; Hall, S.; Hamilton, B.; Hampson, T.; Hansmann Menzemer, S.; Harnew, N.; Harnew, S. T.; Harrison, J.; Hartmann, T.; He, J.; Head, T.; Heijne, V.; Hennessy, K.; Henrard, P.; Hernando Morata, J. A.; van Herwijnen, E.; Hess, M.; Hicheur, A.; Hicks, E.; Hill, D.; Hoballah, M.; Holtrop, M.; Hombach, C.; 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.; Jawahery, A.; Jing, F.; John, M.; Johnson, D.; Jones, C. R.; Joram, C.; Jost, B.; Kaballo, M.; Kandybei, S.; Kanso, W.; Karacson, M.; Karbach, T. M.; Kenyon, I. R.; Ketel, T.; 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.; Kurek, K.; 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.; Lefèvre, R.; Leflat, A.; Lefrançois, J.; Leo, S.; Leroy, O.; Lesiak, T.; Leverington, B.; Li, Y.; Li Gioi, L.; Liles, M.; Lindner, R.; Linn, C.; Liu, B.; Liu, G.; Lohn, S.; Longstaff, I.; Lopes, J. H.; Lopez March, N.; Lu, H.; Lucchesi, D.; Luisier, J.; Luo, H.; Machefert, F.; Machikhiliyan, I. V.; Maciuc, F.; Maev, O.; Malde, S.; Manca, G.; Mancinelli, G.; Maratas, J.; Marconi, U.; Marino, P.; Märki, R.; Marks, J.; Martellotti, G.; Martens, A.; Martín Sánchez, A.; Martinelli, M.; Martinez Santos, D.; Martins Tostes, D.; Massafferri, A.; Matev, R.; Mathe, Z.; Matteuzzi, C.; Maurice, E.; Mazurov, A.; Mccarthy, J.; Mcnab, A.; Mcnulty, R.; Mcskelly, B.; Meadows, B.; Meier, F.; Meissner, M.; Merk, M.; Milanes, D. A.; Minard, M. N.; Molina Rodriguez, J.; Monteil, S.; Moran, D.; Morawski, P.; Mordà, A.; Morello, M. J.; Mountain, R.; Mous, I.; Muheim, F.; Müller, K.; Muresan, R.; Muryn, B.; Muster, B.; Naik, P.; Nakada, T.; Nandakumar, R.; Nasteva, I.; Needham, M.; Neubert, S.; Neufeld, N.; Nguyen, A. D.; Nguyen, T. D.; Nguyen Mau, C.; Nicol, M.; Niess, V.; Niet, R.; Nikitin, N.; Nikodem, T.; 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.; Oyanguren, A.; Pal, B. K.; Palano, A.; Palczewski, T.; 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; Perez Trigo, E.; Pérez Calero Yzquierdo, A.; Perret, P.; Perrin Terrin, M.; Pescatore, L.; Pesen, E.; 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, A.; Popov, D.; Popovici, B.; Potterat, C.; Powell, A.; Prisciandaro, J.; Pritchard, A.; Prouve, C.; Pugatch, V.; Puig Navarro, A.; Punzi, G.; Qian, W.; Rademacker, J. H.; Rakotomiaramanana, B.; Rangel, M. S.; Raniuk, I.; Rauschmayr, N.; Raven, G.; Redford, S.; Reichert, S.; Reid, M. M.; dos Reis, A. C.; Ricciardi, S.; Richards, A.; Rinnert, K.; Rives Molina, V.; Roa Romero, D. A.; Robbe, P.; Roberts, D. A.; Rodrigues, E.; Rodriguez Perez, P.; Roiser, S.; Romanovsky, V.; Romero Vidal, A.; Rouvinet, J.; Ruf, T.; Ruffini, F.; Ruiz, H.; Ruiz Valls, P.; Sabatino, G.; Saborido Silva, J. J.; Sagidova, N.; Sail, P.; Saitta, B.; Salustino Guimaraes, V.; Sanmartin Sedes, B.; Santacesaria, R.; Santamarina Rios, C.; Santovetti, E.; Sapunov, M.; Sarti, A.; Satriano, C.; Satta, A.; Savrie, M.; Savrina, D.; Schiller, M.; Schindler, H.; 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.; Sirendi, M.; Skwarnicki, T.; Smith, N. A.; Smith, E.; Smith, J.; Smith, M.; 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.; Stevenson, S.; Stoica, S.; Stone, S.; Storaci, B.; Straticiuc, M.; Straumann, U.; Subbiah, V. K.; Sun, L.; 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.; Ustyuzhanin, A.; Uwer, U.; Vagnoni, VINCENZO MARIA; Valenti, G.; Vallier, A.; Van Dijk, M.; Vazquez Gomez, R.; Vazquez Regueiro, P.; Vázquez Sierra, C.; 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, C.; 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.; Wimberley, J.; Wishahi, J.; Wislicki, W.; Witek, M.; Wormser, G.; Wotton, S. A.; Wright, S.; Wu, S.; Wyllie, K.; Xie, Y.; Xing, Z.; Yang, Z.; 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.111.101805

A search for the rare decays B0s → μ+ μ− and B0 → μ+ μ− is performed at the LHCb experiment. The data analyzed correspond to an integrated luminosity of 1 fb^−1 of pp collisions at a center-of-mass energy of 7 TeV and 2 fb^−1 at 8 TeV. An excess of B0s → μ+ μ− signal candidates with respect to the background expectation is seen with a significance of 4.0 standard deviations. A time-integrated branching fraction of B(B0s → μ+ μ−) = (2.9_{−1.0}^{+1.1}) x 10^−9 is obtained and an upper limit of B(B0 → μ+ μ−) < 7.4 x 10^−10 at 95% confidence level is set. These results are consistent with the standard model expectations.

R. Aaij, B. Adeva, M. Adinolfi, C. Adrover, A. Affolder, Z. Ajaltouni, et al. (2013). Measurement of the B0s → μ+ μ− Branching Fraction and Search for B0 → μ+ μ− Decays at the LHCb Experiment. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 111(10), 1-9 [10.1103/PhysRevLett.111.101805].