Observation of the B+ →D∗-K+π+ decay

The B+→D∗−K+π+ decay potentially provides an excellent way to investigate charm meson spectroscopy. The decay is searched for in a sample of proton-proton collision data collected with the LHCb detector at centre-of-mass energies of 7 and 8 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 3 fb−1. A clear signal is observed, and the ratio of its branching fraction to that of the B+→D∗−π+π+ normalisation channel is measured to be B(B+→D∗−K+π+)B(B+→D∗−π+π+)=(6.39±0.27±0.48)×10−2, where the first uncertainty is statistical and the second is systematic. This is the first observation of the B+→D∗−K+π+ decay.

I. A. Monroy | I. Babuschkin | M. Dorigo | S. Amerio | F. Bedeschi | I. Gorelov | D. Lucchesi | M. Mussini | G. Punzi | J. Rademacker | T. Shears | R. Appleby | W. Kucewicz | W. Parker | M. Beuzekom | M. Sokoloff | H. Dembinski | C. Frei | K. Swientek | E. Cogneras | J. Marchand | P. Pais | K. Wraight | Y. Yao | M. Idzik | K. Wyllie | T. Bowcock | D. Derkach | M. Hushchyn | R. Lindner | E. Thomas | A. Bay | A. Bondar | J. Brodzicka | T. Gershon | P. Krokovny | O. Schneider | K. Trabelsi | S. Baker | J. Dalseno | M. Corvo | M. Frank | C. Gaspar | V. Gligorov | P. Billoir | V. Bocci | W. Bonivento | M. Calvi | P. Charpentier | P. Collins | H. Dijkstra | F. Fontanelli | D. Johnson | 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 | M. Kenzie | K. Petridis | S. Tourneur | A. Heister | A. Vorobyev | C. Betancourt | J. Cogan | M. Stramaglia | 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 | D. Gascon | N. Watson | J. Velthuis | D. Ward | C. Parkes | R. Barlow | C. Bozzi | M. Chefdeville | L. Garrido | R. Forty | M. Schmelling | P. Perret | G. Bencivenni | P. Campana | M. Cattaneo | M. Schune | A. Lusiani | D. Ferguson | J. Barbosa | A. Malinin | G. Passaleva | R. Oldeman | K. Rinnert | E. Ben-Haim | O. Grunberg | 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 | Z. Xu | B. Rachwal | X. Liu | M. Chrzaszcz | D. M. Santos | B. Saitta | A. Petrov | A. Tayduganov | S. Cunliffe | W. Sutcliffe | S. Neubert | A. Mauri | F. Lemaitre | F. Blanc | T. Kirn | J. Prisciandaro | Andrey Ustyuzhanin | A. Morris | A. Kosmyntseva | P. Tsopelas | Z. Li | G. Casse | 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 | M. Adinolfi | S. Akar | J. Albrecht | Federico Alessio | M. Alexander | S. Ali | 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 | 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 | S. Chen | 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 | 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 | F. Ferrari | M. Ferro-Luzzi | S. Filippov | R. Fini | M. Fiorini | M. Firlej | C. Fitzpatrick | F. Fleuret | M. Fontana | J. Fu | 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 | A. Gomes | C. Gotti | E. Govorkova | E. Graverini | G. Graziani | R. Greim | P. Griffith | L. Grillo | E. Gushchin | T. Gys | T. Hadavizadeh | C. Haen | S. Haines | S. Hansmann-Menzemer | S. Harnew | M. Hatch | L. Henry | E. Herwijnen | M. Heß | P. H. Hopchev | Z. Huard | T. Humair | P. Ilten | R. Jacobsson | J. Jalocha | E. Jans | F. Jiang | N. Jurik | M. Karacson | J. Kariuki | S. Karodia | M. Kecke | M. Kelsey | E. Khairullin | B. Khanji | C. Khurewathanakul | S. Klaver | S. Koliiev | M. Kolpin | R. Kopečná | S. Kotriakhova | M. Kozeiha | M. Kucharczyk | A. Kuonen | G. Lanfranchi | T. Latham | R. Gac | T. Li | F. Lionetto | D. Loh | A. Lupato | E. Luppi | O. Lupton | X. Lyu | F. Machefert | K. Maguire | T. Maltsev | G. Mancinelli | J. Maratas | M. Marinangeli | P. Marino | M. Martin | R. Matev | 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 | O. Morgunova | J. Moron | M. Mulder | A. A. Alves | S. Gianì | Y. Shcheglov | E. Tournefier | A. Popov | 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 | 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 | 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. Ruf | B. Schmidt | A. Schopper | T. Williams | A. Reis | L. Paula | J. Goicochea | V. Guimaraes | D. Vieira | X. Yuan | L. Beaucourt | N. D'el'eage | M. Baalouch | J. Serrano | J. Lefranccois | M. Deckenhoff | R. Niet | M. Schlupp | J. Wishahi | D. Popov | M. Zavertyaev | C. Farber | M. Neuner | T. Nikodem | P. Seyfert | M. Stahl | S. Stahl | A. Zhelezov | R. Wallace | S. Perazzini | V. Cogoni | C. Vacca | M. Fiore | L. Pappalardo | G. Tellarini | L. Tomassetti | 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 | O. Stenyakin | A. Badalov | M. C. Gomez | E. Graug'es | C. Benito | V. Molina | X. Vilasís-Cardona | P. Cartelle | A. Su'arez | J. Pardiñas | M. P. Casasus | A. Vidal | J. J. S. Silva | B. S. Sedes | P. Regueiro | M. V. Diaz | C. Barschel | 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 | J. D. Vries | 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 | C. Wallace | F. Wilson | H. Luo | S. Ogilvy | R. Fay | P. Owen | F. Redi | G. Lafferty | A. Pearce | S. Reichert | M. Smith | S. Cheung | L. Sun | J. Wimberley | T. Britton | C. Baesso | M. C. Torres | C. Gobel | 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 | L. C. R. Aaij | J. G. Ticó | J. Leerdam | Y. Li | D. M. Tostes | Z. Yang | J. A. Romeu | D. C. Pérez | C. M. Sobral | A. F. Prieto | V. F. Lima | M. L. Martinez | J. Muller | V. Muller | 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 | R. Coutinho | L. Oliveira | S. Simone | I. Smith | L. S. Lavra | B. S. D. Paula | 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 | R. G. Diaz | B. Cazon | I. Bordyuzhin | K. Akiba | P. Valls | J. Smith | A. Borgheresi | M. Ebert | G. Fernández | K. Fohl | P. Garsed | P. Manning | M. Baszczyk | K. Dungs | E. Cid | C. Pappenheimer | T. Poikela | P. Pérez | J. Ronayne | E. Sadykhov | D. Gonzalo | K. Schubert | F. Toriello | J. Yu | H. Hopchev | A. Kozachuk | C. Qian | R. Rera | J. He | A. Jawahery | L. Zhang | F. Meier | M. Kreps | S. Malde | G. Manca | R. McNulty | Y. Guz | C. Hadjivasiliou | B. Hamilton | N. Harnew | J. Harrison | T. Head | K. Hennessy | P. Henrard | A. Hicheur | D. Hill | W. Hulsbergen | M. John | C. Joram | B. Jost | S. Kandybei | T. Ketel | P. Koppenburg | L. Kravchuk | F. Kruse | V. Kudryavtsev | D. Lacarrère | C. Langenbruch | C. Lazzeroni | 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 | K. Muller | C. Sierra | J. Walsh | T. Kvaratskheliya | N. Neufeld | A. Rodrigues | X. Han | J. Moroń | T. Li | N. Bondar | Y. Yao | Y. Zhang | C. Voß | Y. Xie | M. Martin | J. Lopez

[1]  I. A. Monroy,et al.  Observation of the Annihilation Decay Mode B0 →k+K- , 2017 .

[2]  M. Kelsey,et al.  Measurement of the CKM angle γ from a combination of LHCb results , 2016, Journal of High Energy Physics.

[3]  M. Kelsey,et al.  Amplitude analysis of B- →d+π-π- decays , 2016, 1608.01289.

[4]  R. Aaij Erratum: First observation and amplitude analysis of the B - →D + K - π - decay [Phys. Rev. D 91, 092002 (2015)] , 2016 .

[5]  R. Aaij Erratum: First observation of the rareB+→D+K+π−decay [Phys. Rev. D93, 051101(R) (2016)] , 2016 .

[6]  I. A. Monroy,et al.  Observations of $\Lambda_b^0 \to \Lambda K^+\pi^-$ and $\Lambda_b^0 \to \Lambda K^+K^-$ decays and searches for other $\Lambda_b^0$ and $\Xi_b^0$ decays to $\Lambda h^+h^{\prime -}$ final states , 2016, 1603.00413.

[7]  M. Kelsey,et al.  First observation of the rare B+ → D+K+π− decay , 2015, 1512.02494.

[8]  M. Dorigo,et al.  Dalitz plot analysis of $B^0 \to \overline{D}^0 \pi^+\pi^-$ decays , 2015, 1505.01710.

[9]  S. Amerio,et al.  Amplitude analysis of $B^0 \rightarrow \bar{D}^0 K^+ \pi^-$ decays , 2015, 1505.01505.

[10]  M. Kelsey,et al.  First observation and amplitude analysis of the B- -> D+K-pi(-) decay , 2015, 1503.02995.

[11]  F. Bedeschi,et al.  Amplitude analysis of B 0 → ¯ D 0 K + − decays , 2015 .

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

[13]  M. Kelsey,et al.  Dalitz plot analysis of B-s(0) -> (D)over-bar(0)K(-)pi(+) decays , 2014, 1407.7712.

[14]  C Bozzi,et al.  Observation of overlapping spin-1 and spin-3 D0K- resonances at mass 2.86 GeV/c2. , 2014, Physical review letters.

[15]  F. Bedeschi,et al.  Dalitz plot analysis of B 0 s → D̄ 0 K − π þ decays , 2014 .

[16]  S. Amerio,et al.  Study of DJ meson decays to D+π−, D0π+ and D∗+π− final states in pp collisions , 2013, 1307.4556.

[17]  S. Malde,et al.  Performance of the LHCb RICH detector at the LHC , 2012, The European physical journal. C, Particles and fields.

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

[19]  Mike Williams,et al.  Efficient, reliable and fast high-level triggering using a bonsai boosted decision tree , 2012, 1210.6861.

[20]  M. Kreps,et al.  Observation of the decay B0 -> D0bar K+ K- and evidence for Bs -> D0bar K+ K- , 2012, 1207.5991.

[21]  P. Cochat,et al.  Et al , 2008, Archives de pediatrie : organe officiel de la Societe francaise de pediatrie.

[22]  J. Rademacker,et al.  Observation of B0→D¯(0)K(+)K(-) and evidence for B(s)(0)→D¯(0)K(+)K(-). , 2012, Physical review letters.

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

[24]  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.

[25]  E. al.,et al.  Observation of new resonances decaying to Dπ and D^*π in inclusive e^+e^- collisions near √s = 10.58 GeV , 2010, 1009.2076.

[26]  E. al.,et al.  Dalitz-plot Analysis of B0 --> D0bar pi+ pi- , 2010, 1007.4464.

[27]  T. Adye,et al.  Dalitz-plot Analysis of Bº → D̄º π⁺ πˉ , 2010 .

[28]  et al,et al.  Dalitz Plot Analysis of B- ---> D+ pi- pi- , 2009, 0901.1291.

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

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

[31]  S. McOnie,et al.  Study of anti-B0 ---> D0 pi+ pi- decays , 2006 .

[32]  M. Feindt,et al.  The NeuroBayes neural network package , 2006 .

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

[34]  Z. Was,et al.  PHOTOS Monte Carlo: a precision tool for QED correctionsin Z and W decays , 2005, hep-ph/0506026.

[35]  M. Pivk,et al.  SPlot: A Statistical tool to unfold data distributions , 2004, physics/0402083.

[36]  T. Aushev,et al.  Study of B-→D**0π-(D**0→D(*)+π-) decays , 2004 .

[37]  N. Sinha Determining γ using B→D ** K , 2004, hep-ph/0405061.

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

[39]  A. Dell'Acqua,et al.  Geant4 - A simulation toolkit , 2003 .

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

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

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

[43]  S. Schael,et al.  Search for hadronic b→u decays , 1990 .

[44]  R. Lathe Phd by thesis , 1988, Nature.

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

[46]  Makoto Kobayashi,et al.  CP Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction , 1973 .

[47]  N. Cabibbo Unitary Symmetry and Leptonic Decays , 1963 .