Improved Limit on the Branching Fraction of the Rare Decay K[superscript 0][subscript s] → μ[superscript +]μ[superscript -]

A search for the decay K 0 S → μ+μ− is performed, based on a data sample of proton-proton collisions corresponding to an integrated luminosity of 3 fb−1, collected by the LHCb experiment at centre-of-mass energies of 7 and 8 TeV. The observed yield is consistent with the background-only hypothesis, yielding a limit on the branching fraction of B(K 0 S → μ+μ−) < 0.8 (1.0) × 10−9 at 90% (95%) confidence level. This result improves the previous upper limit on the branching fraction by an order of magnitude.

I. A. Monroy | I. Babuschkin | M. Dorigo | S. Amerio | F. Bedeschi | I. Gorelov | M. Kreps | D. Lucchesi | S. Malde | R. McNulty | M. Mussini | G. Punzi | J. Rademacker | T. Shears | R. Appleby | L. Kravchuk | W. Kucewicz | W. Parker | M. Beuzekom | M. Sokoloff | H. Dembinski | C. Joram | C. Frei | K. Swientek | E. Cogneras | G. Cowan | P. Manning | J. Marchand | P. Pais | K. Wraight | M. Idzik | K. Wyllie | T. Bowcock | D. Derkach | M. Hushchyn | B. Jost | D. Lacarrère | R. Lindner | N. Neufeld | E. Thomas | A. Bay | A. Bondar | J. Brodzicka | T. Gershon | P. Koppenburg | P. Krokovny | T. Lesiak | O. Schneider | K. Trabelsi | G. Manca | S. Baker | J. Dalseno | J. Walsh | M. Corvo | M. Frank | C. Gaspar | V. Gligorov | P. Billoir | V. Bocci | W. Bonivento | J. Buytaert | M. Calvi | P. Charpentier | P. Collins | H. Dijkstra | F. Fontanelli | D. Johnson | C. Matteuzzi | A. Petrolini | S. Schael | M. Szczekowski | G. Valenti | G. Wilkinson | M. Witek | G. Wormser | D. Golubkov | M. Rudolph | F. Marinho | S. Beranek | V. Zhukov | T. Klimkovich | F. Ratnikov | W. Funk | F. Meier | M. Kenzie | K. Petridis | S. Tourneur | A. Heister | T. Head | A. Vorobyev | C. Betancourt | J. Cogan | M. Stramaglia | Lei Zhang | G. Alkhazov | M. Rangel | M. Vesterinen | Y. Xie | H. Yin | Y. Zheng | S. Eidelman | T. Likhomanenko | D. Decamp | P. Ghez | B. Pietrzyk | F. Teubert | Z. Ajaltouni | S. Cadeddu | A. Lai | E. Grauges | D. Gascon | N. Watson | J. Velthuis | D. Ward | C. Parkes | C. Bozzi | M. Chefdeville | L. Garrido | R. Forty | M. Schmelling | P. Henrard | P. Perret | G. Bencivenni | P. Campana | M. Cattaneo | J. Lefrancois | M. Schune | A. Lusiani | D. Ferguson | F. Alessio | J. Barbosa | A. Malinin | G. Passaleva | R. Oldeman | K. Rinnert | E. Ben-Haim | R. Lefèvre | U. Marconi | G. Auriemma | C. Satriano | T. Fiutowski | C. Patrignani | M. Whitehead | A. Grecu | K. Belous | M. Shapkin | Y. Zhang | G. Haefeli | U. Uwer | A. Vollhardt | U. Egede | B. Rachwal | M. Chrzaszcz | D. M. Santos | B. Saitta | A. Petrov | A. Tayduganov | W. Sutcliffe | R. Nandakumar | M. Pappagallo | S. Neubert | A. Mauri | F. Lemaitre | F. Blanc | T. Kirn | J. Prisciandaro | Andrey Ustyuzhanin | A. Morris | A. Kosmyntseva | P. Tsopelas | Z. Li | G. Casse | O. Maev | C. Voss | T. Verlage | A. Leflat | X. Zhu | B. Adeva | M. Merk | V. Shevchenko | A. Bizzeti | T. Skwarnicki | D. Saunders | S. Roiser | S. Ponce | I. Belyaev | S. Easo | G. Corti | C. Jones | P. Robbe | A. Valassi | S. Amato | S. Stone | A. Mathad | K. Klimaszewski | W. Krzemień | W. Wiślicki | S. Stracka | R. Aaij | M. Adinolfi | S. Akar | J. Albrecht | M. Alexander | Y. Amhis | L. An | L. Anderlini | G. Andreassi | M. Andreotti | J. Andrews | F. Archilli | P. d'Argent | A. Artamonov | M. Artuso | E. Aslanides | S. Bachmann | J. Back | V. Balagura | W. Baldini | A. Baranov | R. Barlow | S. Barsuk | W. Barter | F. Baryshnikov | V. Batozskaya | V. Battista | J. Beddow | I. Bediaga | A. Beiter | L. Bel | V. Bellée | N. Belloli | S. Benson | A. Berezhnoy | R. Bernet | A. Bertolin | F. Betti | M. Bettler | I. Bezshyiko | S. Bifani | A. Birnkraut | T. Blake | S. Blusk | T. Boettcher | N. Bondar | S. Borghi | M. Borisyak | M. Borsato | F. Bossù | M. Boubdir | S. Braun | E. Buchanan | C. Burr | A. Bursche | R. Calabrese | A. Camboni | L. Capriotti | A. Carbone | G. Carboni | R. Cardinale | A. Cardini | P. Carniti | L. Carson | L. Cassina | G. Cavallero | R. Cenci | D. Chamont | M. Charles | G. Chatzikonstantinidis | V. Chobanova | A. Chubykin | G. Ciezarek | P. Clarke | M. Clemencic | H. Cliff | J. Closier | V. Coco | L. Cojocariu | A. Comerma-Montells | A. Contu | G. Coombs | S. Coquereau | B. Couturier | D. Craik | A. Crocombe | R. Currie | C. D’Ambrosio | E. Dall’Occo | A. Davis | K. Bruyn | S. Capua | M. Cian | J. Miranda | M. Serio | P. Simone | C. Dean | L. Buono | M. Demmer | A. Dendek | O. Deschamps | F. Dettori | B. Dey | A. Canto | P. Nezza | F. Dordei | A. Dovbnya | K. Dreimanis | L. Dufour | G. Dujany | P. Durante | R. Dzhelyadin | M. Dziewiecki | A. Dziurda | A. Dzyuba | V. Egorychev | S. Eisenhardt | U. Eitschberger | R. Ekelhof | L. Eklund | S. Ely | S. Esen | T. Evans | A. Falabella | N. Farley | S. Farry | D. Fazzini | G. Fernandez | F. Ferrari | M. Ferro-Luzzi | R. Fini | M. Fiorini | M. Firlej | C. Fitzpatrick | F. Fleuret | M. Fontana | C. Färber | D. Galli | S. Gallorini | S. Gambetta | M. Gandelman | P. Gandini | Y. Gao | L. Gavardi | G. Gazzoni | D. Gerick | E. Gersabeck | M. Gersabeck | V. Gibson | O. Girard | L. Giubega | K. Gizdov | A. Golutvin | C. Gotti | E. Govorkova | E. Graverini | G. Graziani | R. Greim | P. Griffith | L. Grillo | O. Grünberg | E. Gushchin | Y. Guz | T. Gys | C. Göbel | T. Hadavizadeh | C. Hadjivasiliou | C. Haen | S. Haines | B. Hamilton | X. Han | S. Hansmann-Menzemer | N. Harnew | S. Harnew | M. Hatch | J. He | K. Hennessy | L. Henry | E. Herwijnen | M. Heß | A. Hicheur | D. Hill | P. H. Hopchev | Z. Huard | W. Hulsbergen | T. Humair | D. Hutchcroft | P. Ilten | R. Jacobsson | J. Jalocha | E. Jans | A. Jawahery | F. Jiang | M. John | N. Jurik | S. Kandybei | M. Karacson | J. Kariuki | S. Karodia | M. Kecke | M. Kelsey | T. Ketel | E. Khairullin | B. Khanji | C. Khurewathanakul | S. Klaver | S. Koliiev | M. Kolpin | R. Kopečná | S. Kotriakhova | M. Kozeiha | M. Kucharczyk | V. Kudryavtsev | A. Kuonen | T. Kvaratskheliya | G. Lanfranchi | C. Langenbruch | T. Latham | C. Lazzeroni | R. Gac | O. Leroy | B. Leverington | F. Lionetto | D. Loh | I. Longstaff | J. Lopes | A. Lupato | E. Luppi | O. Lupton | X. Lyu | F. Machefert | F. Maciuc | K. Maguire | T. Maltsev | G. Mancinelli | J. Maratas | M. Marinangeli | P. Marino | J. Marks | G. Martellotti | M. Martinelli | A. Massafferri | R. Matev | Z. Máthé | E. Maurice | B. Maurin | A. Mazurov | M. McCann | A. McNab | B. Meadows | D. Melnychuk | A. Merli | E. Michielin | D. Milanés | M. Minard | D. Mitzel | A. Mogini | S. Monteil | M. Morandin | M. Morello | O. Morgunova | J. Moron | R. Mountain | F. Muheim | M. Mulder | A. A. Alves | S. Gianì | P. Hopchev | I. Nasteva | Y. Shcheglov | E. Tournefier | A. Popov | N. Nikitin | F. Polci | L. C. Garcia | A. Bitadze | D. Muller | U. Straumann | C. S. Ríos | D. Forshaw | B. Sciascia | M. Patel | S. Playfer | S. Ricciardi | F. Soler | P. Spradlin | B. Storaci | S. Topp-Joergensen | D. Websdale | S. Wotton | R. Quagliani | B. D. Paula | E. Polycarpo | F. Rodrigues | S. T'jampens | B. Viaud | A. Tsaregorodtsev | B. Spaan | J. Blouw | M. Schiller | V. Vagnoni | S. Vecchi | N. Serra | M. Veltri | M. Lener | A. Sarti | A. Sciubba | G. Penso | D. Pinci | R. Santacesaria | E. Santovetti | A. Satta | A. Pellegrino | N. Tuning | G. Raven | W. Qian | A. Oblakowska-Mucha | S. Stoica | L. Shekhtman | V. Obraztsov | O. Yushchenko | N. Sagidova | M. Needham | C. Potterat | M. Tran | O. Steinkamp | J. Tilburg | I. Shapoval | V. Pugatch | A. Papanestis | E. Rodrigues | T. Szumlak | M. Tobin | L. Martin | T. Nakada | T. Ruf | B. Schmidt | A. Schopper | T. Williams | A. Gomes | A. Reis | A. B. Rodrigues | L. Paula | J. Goicochea | V. Guimaraes | D. Vieira | L. Beaucourt | V. Tisserand | M. Baalouch | J. Serrano | M. Deckenhoff | F. Kruse | R. Niet | M. Schlupp | J. Wishahi | D. Popov | M. Zavertyaev | M. Neuner | T. Nikodem | P. Seyfert | M. Stahl | S. Stahl | A. Zhelezov | R. Wallace | A. Palano | S. Perazzini | V. Cogoni | C. Vacca | M. Fiore | L. Pappalardo | G. Tellarini | L. Tomassetti | M. Palutan | M. Rama | R. V. Gómez | A. Pistone | N. Neri | M. Rotondo | L. Sestini | G. Simi | E. Furfaro | K. Kurek | A. Ukleja | B. Popovici | M. Straticiuc | I. Polyakov | D. Savrina | A. Semennikov | V. Vorobyev | A. Novoselov | O. Stenyakin | A. Badalov | M. C. Gomez | C. Benito | V. Molina | X. Vilasís-Cardona | P. Cartelle | J. Pardiñas | M. P. Casasus | A. Vidal | J. J. S. Silva | P. Regueiro | M. V. Diaz | C. Barschel | D. Perez | X. C. Vidal | L. Cardoso | M. Altarelli | M. Rihl | H. Schindler | R. Schwemmer | S. Sridharan | F. Stagni | D. Tonelli | A. Trisovic | J. Wicht | I. Komarov | T. Nguyen | C. Nguyen-Mau | A. Navarro | G. Veneziano | E. Bowen | M. Tresch | V. Syropoulos | S. Tolk | I. Raniuk | L. Pescatore | M. Williams | A. Cook | P. Naik | E. Price | C. Prouvé | S. Richards | N. Skidmore | H. Evans | M. Sirendi | D. O'Hanlon | A. Poluektov | R. Coutinho | C. Wallace | F. Wilson | S. Ogilvy | R. Fay | P. Owen | F. Redi | J. Harrison | G. Lafferty | A. Pearce | S. Reichert | M. Smith | S. Cheung | L. Sun | J. Wimberley | T. Britton | C. Baesso | M. C. Torres | J. M. Rodriguez | R. Waldi | F. M. Vidal | A. Oyanguren | C. S. Mayordomo | C. Onderwater | L. Massacrier | M. Winn | A. G. Torreira | E. Olloqui | E. Smith | J. Wang | J. G. Ticó | J. Leerdam | Y. Li | D. M. Tostes | Z. Yang | J. A. Romeu | C. M. Sobral | A. F. Prieto | V. F. Lima | M. L. Martinez | A. Nandi | S. Nieswand | A. Nogay | A. Ossowska | A. Pastore | M. Petruzzo | M. Pikies | A. Piucci | V. Placinta | G. Pomery | S. Poslavskii | M. R. Pernas | C. Alepuz | V. Renaudin | J. Lopez | A. Rogozhnikov | A. Rollings | V. Romanovskiy | M. Santimaria | M. Schellenberg | T. Schmelzer | H. Schreiner | M. Schubiger | A. Sergi | B. Siddi | L. Oliveira | S. Simone | I. Smith | L. S. Lavra | P. Stefko | S. Stefkova | S. Stemmle | H. Stevens | T. Tekampe | M. Tilley | R. Aoude | M. Traill | A. Tully | S. Valat | M. Veghel | A. Venkateswaran | M. Vernet | H. Viemann | M. Vitti | V. Volkov | B. Vőneki | H. Wark | A. Weiden | M. Wilkinson | K. Zarebski | S. Zucchelli | J. A. Vries | R. G. Diaz | B. Cazon | B. Sedes | I. Bordyuzhin | M. Williams | Á. Suárez | K. Akiba | P. Valls | J. Smith | A. Borgheresi | M. Ebert | K. Fohl | P. Garsed | V. Müller | M. Baszczyk | K. Dungs | N. Déléage | J. Fu | E. Cid | Tenglin Li | Haofei Luo | M. Martin | C. Pappenheimer | T. Poikela | P. Pérez | J. Ronayne | E. Sadykhov | D. Gonzalo | K. Schubert | F. Toriello | C. Sierra | Y. Yao | J. Yu | X. Yuan | K. Müller | Sergey Filippov | Zhirui Xu | Shanzhen Chen | Suvayu Ali | Xia-ji Liu | Joachim Müller | J. He | A. Jawahery | H. Luo | F. Meier | M. Kreps | S. Malde | R. McNulty | Y. Guz | C. Hadjivasiliou | B. Hamilton | N. Harnew | J. Harrison | T. Head | K. Hennessy | P. Henrard | A. Hicheur | D. Hill | W. Hulsbergen | C. Joram | B. Jost | S. Kandybei | T. Ketel | P. Koppenburg | L. Kravchuk | F. Kruse | V. Kudryavtsev | D. Lacarrère | C. Langenbruch | C. Lazzeroni | J. Lefrancois | R. Lefèvre | O. Leroy | T. Lesiak | B. Leverington | I. Longstaff | J. Lopes | F. Maciuc | O. Maev | U. Marconi | J. Marks | G. Martellotti | M. Martinelli | A. Massafferri | Z. Máthé | C. Matteuzzi | E. Maurice | M. Morello | R. Mountain | F. Muheim | T. Nakada | R. Nandakumar | I. Nasteva | N. Nikitin | A. Novoselov | V. Obraztsov | A. Palano | M. Palutan | M. Pappagallo | J. Buytaert | D. Hutchcroft | V. Tisserand | G. Cowan | A. Davis | P. Hopchev | B. Paula | T. Kvaratskheliya | N. Neufeld | A. Rodrigues | Xiaji Liu | X. Han | J. Moroń | N. Bondar | J. Müller | Y. Zhang | C. Voß | Y. Xie | J. Lopez

[1]  Tianqi Chen,et al.  XGBoost: A Scalable Tree Boosting System , 2016, KDD.

[2]  S. M. Etesami,et al.  EUROPEAN ORGANIZATION FOR NUCLEAR RESEARCH (CERN) , 2015 .

[3]  D. M. Santos,et al.  Mass distributions marginalized over per-event errors , 2013, 1312.5000.

[4]  R. Oldeman,et al.  Performance of the Muon Identification at LHCb , 2013, 1306.0249.

[5]  Mark Williams,et al.  The LHCb trigger and its performance in 2011 , 2013 .

[6]  J.Serrano,et al.  The LHCb trigger and its performance in 2011 , 2012, 1211.3055.

[7]  S. Miglioranzi,et al.  The LHCb Simulation Application, Gauss: Design, Evolution and Experience , 2011 .

[8]  P. Harrison,et al.  Handling of the generation of primary events in Gauss, the LHCb simulation framework , 2010, IEEE Nuclear Science Symposuim & Medical Imaging Conference.

[9]  Chris P. Barnes,et al.  The LHCb detector at the LHC , 2008 .

[10]  Peter Skands,et al.  A brief introduction to PYTHIA 8.1 , 2007, Comput. Phys. Commun..

[11]  M. Wolter,et al.  TMVA - Toolkit for Multivariate Data Analysis , 2007, physics/0703039.

[12]  S. Incerti,et al.  Geant4 developments and applications , 2006, IEEE Transactions on Nuclear Science.

[13]  坂下 健 Search for the decay K[L]→π0νν[ ̄] , 2006 .

[14]  G. Punzi Sensitivity of Searches for New Signals and Its Optimization , 2003, physics/0308063.

[15]  S. Mrenna,et al.  Pythia 6.3 physics and manual , 2003, hep-ph/0308153.

[16]  D. Lange,et al.  The EvtGen particle decay simulation package , 2001 .

[17]  John Langford,et al.  Beating the hold-out: bounds for K-fold and progressive cross-validation , 1999, COLT '99.

[18]  Hayes,et al.  Review of Particle Physics. , 1996, Physical review. D, Particles and fields.

[19]  Yoav Freund,et al.  A decision-theoretic generalization of on-line learning and an application to boosting , 1997, EuroCOLT.

[20]  G. D’Ambrosio,et al.  Radiative nonleptonic kaon decays , 1994 .

[21]  A. Pich,et al.  The longitudinal muon polarization in KL → μ+μ- , 1991 .

[22]  T. Skwarnicki A study of the radiative CASCADE transitions between the Upsilon-Prime and Upsilon resonances , 1986 .