Study of the $B_c^+ \to J/\psi D_s^+$ and $B_c^+ \to J/\psi D_s^{*+}$ decays with the ATLAS detector
G. Aad
(1)
,
Z. Barnovska
(2)
,
N. Berger
(2)
,
M. Delmastro
(2)
,
L. Di Ciaccio
(2)
,
T.K.O. Doan
(2)
,
S. Elles
(2)
,
C. Goy
(2)
,
T. Hryn’ova
(2)
,
S. Jézéquel
(2)
,
I. Koletsou
(2)
,
R. Lafaye
(2)
,
J. Leveque
(2)
,
N. Massol
(2)
,
G. Sauvage
(2)
,
E. Sauvan
(2)
,
O. Simard
(2)
,
T. Todorov
(2)
,
I. Wingerter-Seez
(2)
,
G . Rahal
(3)
,
M.K. Ayoub
(4)
,
A. Bassalat
(4)
,
C. Becot
(4)
,
S. Binet
(4)
,
C. Bourdarios
(4)
,
J.B. de Vivie de Regie
(4)
,
D. Delgove
(4)
,
L. Duflot
(4)
,
M. Escalier
(4)
,
L. Fayard
(4)
,
D. Fournier
(4)
,
E.L. Gkougkousis
(4)
,
J.-F. Grivaz
(4)
,
T. Guillemin
(4)
,
F. Hariri
(4)
,
S. Henrot-Versillé
(4)
,
J. Hrivnac
(4)
,
L. Iconomidou-Fayard
(4)
,
M. Kado
(4)
,
A. Lounis
(4)
,
N. Makovec
(4)
,
N. Morange
(4)
,
C. Nellist
(4)
,
L. Poggioli
(4)
,
P. Puzo
(4)
,
A. Renaud
(4)
,
D. Rousseau
(4)
,
G. Rybkin
(4)
,
A.C. Schaffer
(4)
,
E. Scifo
(4)
,
L. Serin
(4)
,
S. Simion
(4)
,
R. Tanaka
(4)
,
H.L. Tran
(4)
,
D. Zerwas
(4)
,
Zhongkai Zhang
(4)
,
Y. Zhao
(4)
,
D. Boumediene
(5)
,
Emmanuel Busato
(5)
,
D. Calvet
(5)
,
S. Calvet
(5)
,
J. Donini
(5)
,
E. Dubreuil
(5)
,
G. Gilles
(5)
,
Ph. Gris
(5)
,
H. Liao
(5)
,
R. Madar
(5)
,
D. Pallin
(5)
,
S.M. Romano Saez
(5)
,
C. Santoni
(5)
,
D. Simon
(5)
,
Timothée Theveneaux-Pelzer
(5)
,
F. Vazeille
(5)
,
S. Albrand
(6)
,
J. Brown
(6)
,
J. Collot
(6)
,
S. Crépé-Renaudin
(6)
,
P.A. Delsart
(6)
,
C. Gabaldon
(6)
,
M.H. Genest
(6)
,
J.Y. Hostachy
(6)
,
F. Ledroit-Guillon
(6)
,
A. Lleres
(6)
,
A. Lucotte
(6)
,
F. Malek
(6)
,
C. Monini
(6)
,
J. Stark
(6)
,
B. Trocmé
(6)
,
M. Wu
(6)
,
L. Alio
(1)
,
M. Barbero
(1)
,
Y. Coadou
(1)
,
C. Diaconu
(1)
,
Sara Diglio
(1)
,
F. Djama
(1)
,
O. Duccu
(1, 7)
,
L. Feligioni
(1)
,
J. Gao
(1)
,
G.D. Hallewell
(1)
,
F. Hubaut
(1)
,
S.J. Kahn
(1)
,
E. B. F. G. Knoops
(1)
,
E. Le Guirriec
(1)
,
J. Liu
(1)
,
K. Liu
(1)
,
D. Madaffari
(1)
,
K. Mochizuki
(1)
,
E. Monnier
(1)
,
S. Muanza
(1)
,
Y. Nagai
(1)
,
E. Nagy
(1)
,
P. Pralavorio
(1)
,
A. Rozanov
(1)
,
T. Serre
(1)
,
M. Talby
(1)
,
R.E. Ticse Torres
(1)
,
E. Tiouchichine
(1)
,
S. Tisserant
(1)
,
J. Toth
(1)
,
F. Touchard
(1)
,
L. Vacavant
(1)
1
CPPM -
Centre de Physique des Particules de Marseille
2 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
3 CC-IN2P3 - Centre de Calcul de l'IN2P3
4 LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire
5 LPC - Laboratoire de Physique Corpusculaire - Clermont-Ferrand
6 LPSC - Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
7 NIPNE - Horia Hulubei National Institute of Physics and Nuclear Engineering
2 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
3 CC-IN2P3 - Centre de Calcul de l'IN2P3
4 LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire
5 LPC - Laboratoire de Physique Corpusculaire - Clermont-Ferrand
6 LPSC - Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
7 NIPNE - Horia Hulubei National Institute of Physics and Nuclear Engineering
G. Aad
- Fonction : Auteur
- PersonId : 740309
- IdHAL : georges-aad
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- IdRef : 140392653
N. Berger
- Fonction : Auteur
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C. Goy
- Fonction : Auteur
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- IdHAL : goycorinne
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T. Hryn’ova
- Fonction : Auteur
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- IdHAL : thrynova
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S. Jézéquel
- Fonction : Auteur
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- IdHAL : stephane-jezequel
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J.B. de Vivie de Regie
- Fonction : Auteur
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S. Henrot-Versillé
- Fonction : Auteur
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D. Rousseau
- Fonction : Auteur
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D. Calvet
- Fonction : Auteur
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Timothée Theveneaux-Pelzer
- Fonction : Auteur
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S. Crépé-Renaudin
- Fonction : Auteur
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M.H. Genest
- Fonction : Auteur
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F. Ledroit-Guillon
- Fonction : Auteur
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F. Malek
- Fonction : Auteur
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B. Trocmé
- Fonction : Auteur
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Y. Coadou
- Fonction : Auteur
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Sara Diglio
- Fonction : Auteur
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Résumé
The decays $B_c^+ \to J/\psi D_s^+$ and $B_c^+ \to J/\psi D_s^{*+}$ are studied with the ATLAS detector at the LHC using a dataset corresponding to integrated luminosities of 4.9 fb$^{-1}$ and 20.6 fb$^{-1}$ of $pp$ collisions collected at centre-of-mass energies $\sqrt{s} = 7$ TeV and 8 TeV, respectively. Signal candidates are identified through $J/\psi\to\mu^+\mu^-$ and $D_s^{(*)+}\to\phi\pi^+(\gamma/\pi^0)$ decays. With a two-dimensional likelihood fit involving the $B_c^+$ reconstructed invariant mass and an angle between the $\mu^+$ and $D_s^+$ candidate momenta in the muon pair rest frame, the yields of $B_c^+ \to J/\psi D_s^+$ and $B_c^+ \to J/\psi D_s^{*+}$, and the transverse polarisation fraction in $B_c^+ \to J/\psi D_s^{*+}$ decay are measured. The transverse polarisation fraction is determined to be $\Gamma_{\pm\pm}(B_c^+ \to J/\psi D_s^{*+})/\Gamma(B_c^+ \to J/\psi D_s^{*+}) = 0.38 \pm 0.23 \pm 0.07$, and the derived ratio of the branching fractions of the two modes is $\mathcal{B}_{B_c^+ \to J/\psi D_s^{*+}}/\mathcal{B}_{B_c^+ \to J/\psi D_s^+} = 2.8 \,^{+1.2}_{-0.8} \pm 0.3$, where the first error is statistical and the second is systematic. Finally, a sample of $B_c^+\to J/\psi\pi^+$ decays is used to derive the ratios of branching fractions $\mathcal{B}_{B_c^+ \to J/\psi D_s^+}/\mathcal{B}_{B_c^+ \to J/\psi \pi^+} = 3.8 \pm 1.1 \pm 0.4 \pm 0.2$ and $\mathcal{B}_{B_c^+ \to J/\psi D_s^{*+}}/\mathcal{B}_{B_c^+ \to J/\psi \pi^+} = 10.4 \pm 3.1 \pm 1.5 \pm 0.6$, where the third error corresponds to the uncertainty of the branching fraction of $D_s^+\to\phi(K^+K^-)\pi^+$ decay. The available theoretical predictions are generally consistent with the measurement.