Published September 29, 2015 | Version v1
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Analysis of the B0s → J/ψK-bar*0 channel and constraints on penguin processes in B0s → J/ψφ decays at LHCb detector

Description

Within the Standard Model, the decay B0s → J/ψφ can occur via two main processes: the predominant tree and the sub-leading penguin. Penguin contributions have been so far ignored. Controlling them is crucial in order to disentangle Standard Model effects from possible New Physics in the measurement of φs. We studied the B0s → J/ψK-bar*0 channel where penguin diagrams are not negligible compared to the tree process. Using 3 fb-1 of data collected by LHCb, we measured the branching ratio: B(B0s → J/ψK-bar*0) = (4.17 ± 0.18 (stat) ± 0.26 (syst) ± 0.24 (fd/fs)) x 10-5, where fd(s) is the production fraction of the B0 (B0s) meson. We performed an angular analysis of the decay products J/ψ and K-bar*0 to extract the polarisation fractions and the first estimate of the polarization-dependent direct CP asymmetry. Our results show no evidence for direct CP violation in B0s → J/ψK-bar*0, as expected in the Standard Model. We measured: f0 = 0.497+0.024-0.025(stat) ± 0.025(syst) and f|| = 0.179+0.027-0.026(stat) ± 0.013(syst). We determined the first constraints on penguin diagrams in φs phase using the B0s → J/ψK-bar*0 channel. Combining with the B0 → J/ψρ0 decays, the shift on φs, due to penguin processes, is below 19 mrad for the three polarizations. The effect of penguin processes is therefore sufficiently small to keep the φs measurement (σφs =35 mrad) among the top priorities of LHCb for the upcoming years, to search for New Physics. (author)

Abstract (French)

La desintegration B0s → J/ψφ peut se faire suivant deux processus principaux: l'arbre et les pingouins sous-dominants. Negligee jusqu'a maintenant, la contribution des diagrammes pingouins doit etre controlee afin d'isoler les effets du Modele Standard de l'eventuelle presence de Nouvelle Physique dans la mesure de la phase φs. Nous avons etudie le canal B0s → J/ψK-bar*0 dans lequel les diagrammes pingouins ne sont pas negligeables par rapport a l'arbre. Avec 3 fb-1 de donnees enregistrees par LHCb, nous avons mesure le rapport d'embranchement: B(B0s → J/ψK-bar*0) = (4.17 ± 0.18 (stat) ± 0.26 (syst) ± 0.24 (fd/fs))×10-5, ou fd(s) est la fraction de production du meson B0 (B0s). Nous avons effectue une analyse angulaire des produits de desintegrations J/ψ et K-bar*0 afin d'extraire les fractions de polarisations et, pour la premiere fois, l'asymetrie CP en fonction des differents etats de polarisations de l'etat final. Les asymetries CP directes mesurees sont nulles, comme predit par le Modele Standard. Nous avons mesure: f0 = 0.497+0.024-0.025(stat) ± 0.025(syst) et f|| = 0.179+0.027-0.026(stat) ± 0.013(syst). Nous avons determine les premieres contraintes sur les diagrammes pingouins dans la phase φs en utilisant le canal B0s → J/ψK-bar*0. En combinant avec le canal B0 → J/ψρ0, la deviation sur la phase φs due aux processus pingouins, est inferieure a 19 mrad pour les trois polarisations. L'effet des processus pingouins est donc suffisamment petit pour que la mesure de la phase φsφs = 35 mrad) demeure une des mesures phares de LHCb dans les annees a venir, pour rechercher de la Nouvelle Physique. (auteur)

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Original title (French)
Analyse du canal B0s → J/ψK-bar*0 et contraintes sur les processus pingouins dans les desintegrations B0s → J/ψφ aupres du detecteur LHCb

Publishing Information

Imprint Pagination
161 p.
Report number
FRNC-TH--11848

Optional Information

Notes
100 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses