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Constraints on the photon polarisation in b → sγ transitions using $ {B}_s^0 $→ ϕe$^{+}$e$^{−}$ decays

arXiv (Cornell University)

Abstract

An angular analysis of the $B_s^0 \rightarrow \phi e^+e^-$ decay is performed using the proton-proton collision dataset collected between 2011 and 2018 by the LHCb experiment, corresponding to an integrated luminosity of $9\,{\rm fb}^{-1}$ at centre-of-mass energies of 7, 8 and $13\,{\rm TeV}$. The analysis is performed in the very low dielectron invariant mass-squared region between $0.0009$ and $0.2615\,{\rm GeV}^2\!/c^4$. The longitudinal polarisation fraction of the $\phi$ meson is measured to be less than $11.5\%$ at $90\%$ confidence level. The $A_{\mathrm{T}}^{\mathcal{R}e C\!P}$ observable, which is related to the lepton forward-backward asymmetry, is measured to be $0.116 \pm 0.155 \pm 0.006$, where the first uncertainty is statistical and the second systematic. The transverse asymmetries, $A_{\mathrm{T}}^{(2)}$ and $A_{\mathrm{T}}^{\mathcal{I}m C\!P}$, which are sensitive to the virtual photon polarisation, are found to be $-0.045 \pm 0.235 \pm 0.014$ and $0.002 \pm 0.247 \pm 0.016$, respectively. The results are consistent with Standard Model predictions.

Authors 100

  1. Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie

    Affiliation as printed

    IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (Bât. 100 et 200, 15 rue Georges Clémenceau 91405 Orsay - France)

  2. Laboratoire de Physique de Clermont Auvergne

    Affiliation as printed

    LPC - Laboratoire de Physique de Clermont (Campus Universitaire des Cézeaux, 4 Avenue Blaise Pascal, TSA 60026, CS 6002, 63178 Aubière Cedex - France)

  3. Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies

    Affiliation as printed

    LPNHE (UMR_7585) - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (Barre 12-22, 1er étage 4 Place Jussieu 75252 Paris Cedex 05 - France)

  4. Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie

    Affiliation as printed

    IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (Bât. 100 et 200, 15 rue Georges Clémenceau 91405 Orsay - France)

  5. Centre de physique des particules de Marseille

    Affiliation as printed

    CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille (163, avenue de Luminy - Case 902 - 13288 Marseille cedex 09 - France)

  6. Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules

    Affiliation as printed

    LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (9 Chemin de Bellevue - BP 110 - 74941 Annecy-le-Vieux CEDEX - France - France)

  7. Laboratoire Leprince-Ringuet

    Affiliation as printed

    LLR - Laboratoire Leprince-Ringuet (Route de Saclay, 91128 Palaiseau Cedex - France)

  8. Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie

    Affiliation as printed

    IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (Bât. 100 et 200, 15 rue Georges Clémenceau 91405 Orsay - France)

  9. RWTH Aachen University

    Affiliation as printed

    RWTH Aachen

  10. Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie

    Affiliation as printed

    IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (Bât. 100 et 200, 15 rue Georges Clémenceau 91405 Orsay - France)

  11. Centre de physique des particules de Marseille

    Affiliation as printed

    CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille (163, avenue de Luminy - Case 902 - 13288 Marseille cedex 09 - France)

  12. Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies

    Affiliation as printed

    LPNHE (UMR_7585) - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (Barre 12-22, 1er étage 4 Place Jussieu 75252 Paris Cedex 05 - France)

  13. Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies

    Affiliation as printed

    LPNHE (UMR_7585) - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (Barre 12-22, 1er étage 4 Place Jussieu 75252 Paris Cedex 05 - France)

  14. Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules

    Affiliation as printed

    LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (9 Chemin de Bellevue - BP 110 - 74941 Annecy-le-Vieux CEDEX - France - France)

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References 0