Measurement of the mass difference and relative production rate of the $\Omega^-_b$ and $\Xi^-_b$ baryons
2 LPNHE (UMR_7585) - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
3 IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie
4 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
5 LLR - Laboratoire Leprince-Ringuet
6 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
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Résumé
The mass difference between the $\Omega^-_b$ and $\Xi^-_b$ baryons is measured using proton-proton collision data collected by the LHCb experiment, corresponding to an integrated luminosity of $9 \, \text{fb}^{-1}$, and is found to be \begin{equation} m(\Omega^-_b)- m(\Xi^-_b) = 248.54 \pm 0.51 \text{(stat)} \pm 0.38 \text{(syst)} \, \text{MeV}/c^2. \end{equation} The mass of the $\Omega^-_b$ baryon is measured to be \begin{equation} m(\Omega^-_b)= 6045.9 \pm 0.5 \text{(stat)} \pm 0.6 \text{(syst)} \, \text{MeV}/c^2. \end{equation} This is the most precise determination of the $\Omega^-_b$ mass to date. In addition, the production rate of $\Omega^-_b$ baryons relative to that of $\Xi^-_b$ baryons is measured for the first time in $pp$ collisions, using an LHCb dataset collected at a center-of-mass energy of $13 \, \text{TeV}$ and corresponding to an integrated luminosity of $6\,\text{fb}^{-1}$. Reconstructing beauty baryons in the kinematic region $2 < \eta < 6$ and $p_T < 20\,\text{GeV}/c$ with their decays to a $J/\psi$ meson and a hyperon, the ratio \begin{equation} \frac{f_{\Omega^-_b}}{f_{\Xi^-_b}}\times\frac{\mathcal{B}(\Omega^-_b \to J/\psi \Omega^-)}{\mathcal{B}(\Xi^-_b \to J/\psi \Xi^-)} = 0.120 \pm 0.008 \text{(stat)} \pm 0.008 \text{(syst)}, \end{equation} is obtained, where $f_{\Omega^-_b}$ and $f_{\Xi^-_b}$ are the fragmentation fractions of $b$ quarks into $\Omega^-_b$ and $\Xi^-_b$ baryons, respectively, and $\mathcal{B}$ represents the branching fractions of their respective decays.
Mots clés
- Omega/b --> J/psi(3100) Omega-
- p p: scattering
- p p: colliding beams
- baryon: mass
- Omega/b: mass: measured
- Xi/b-: mass: measured
- mass difference: (Omega/b Xi/b-)
- mass difference: measured
- 13000 GeV-cms
- Xi/b- --> J/psi(3100) Xi-
- LHC-B
- experimental results
- hyperon
- kinematics
- branching ratio: ratio: measured
- Xi/b-: branching ratio
- Omega/b: branching ratio
- Xi-
- Omega-
- J/psi(3100)
- Xi/b-: hadronic decay
- Omega/b: hadronic decay
- fragmentation
- CERN LHC Coll