Search for D∗(2007)0 → μ+μ− in B− → π−μ+μ− decays

Aaij, R.; Abdelmotteleb, A. S. W.; Beteta, C. A.; Abudinen, F.; Ackernley, T.; Adeva, B.; Adinolfi, M.; Adlarson, P.; Afsharnia, H.; Agapopoulou, C.; Aidala, C. A.; Ajaltouni, Z.; Akar, S.; Akiba, K.; Albicocco, P.; Albrecht, J.; Alessio, F.; Alexander, M.; Albero, A. A.; Aliouche, Z.; Cartelle, P. A.; Amalric, R.; Amato, S.; Amey, J. L.; Amhis, Y.; An, L.; Anderlini, L.; Andersson, M.; Andreianov, A.; Andreotti, M.; Andreou, D.; Ao, D.; Archilli, F.; Artamonov, A.; Artuso, M.; Aslanides, E.; Atzeni, M.; Audurier, B.; Perea, I. B. B.; Bachmann, S.; Bachmayer, M.; Back, J. J.; Bailly-reyre, A.; Rodriguez, P. B.; Balagura, V.; Baldini, W.; de Souza Leite, J. B.; Barbetti, M.; Barbosa, I. R.; Barlow, R. J.; Barsuk, S.; Barter, W.; Bartolini, M.; Baryshnikov, F.; Basels, J. M.; Bassi, G.; Batsukh, B.; Battig, A.; Bay, A.; Beck, A.; Becker, M.; Bedeschi, F.; Bediaga, I. B.; Beiter, A.; Belin, S.; Bellee, V.; Belous, K.; Belov, I.; Belyaev, I.; Benane, G.; Bencivenni, G.; Ben-Haim, E.; Berezhnoy, A.; Bernet, R.; Andres, S. B.; Berninghoff, D.; Bernstein, H. C.; Bertella, C.; Bertolin, A.; Betancourt, C.; Betti, F.; Bezshyiko, I.; Bhom, J.; Bian, L.; Bieker, M. S.; Biesuz, N. V.; Billoir, P.; Biolchini, A.; Birch, M.; Bishop, F. C. R.; Bitadze, A.; Bizzeti, A.; Blago, M. P.; Blake, T.; Blanc, F.; Blank, J. E.; Blusk, S.; Bobulska, D.; Bocharnikov, V. B.; Boelhauve, J. A.; Garcia, O. B.; Boettcher, T.; Boldyrev, A.; Bolognani, C. S.; Bolzonella, R.; Bondar, N.; Borgato, F.; Borghi, S.; Borsato, M.; Borsuk, J. T.; Bouchiba, S. A.; Bowcock, T. J. V.; Boyer, A.; Bozzi, C.; Bradley, M. J.; Braun, S.; Rodriguez, A. B.; Breer, N.; Brodzicka, J.; Gonzalo, A. B.; Brown, J.; Brundu, D.; Buonaura, A.; Buonincontri, L.; Burke, A. T.; Burr, C.; Bursche, A.; Butkevich, A.; Butter, J. S.; Buytaert, J.; Byczynski, W.; Cadeddu, S.; Cai, H.; Calabrese, R.; Calefice, L.; Cali, S.; Calvi, M.; Gomez, M. C.; Campana, P.; Perez, D. H. C.; Quezada, A. F. C.; Capelli, S.; Capriotti, L.; Carbone, A.; Cardinale, R.; Cardini, A.; Carniti, P.; Carus, L.; Vidal, A. C.; Caspary, R.; Casse, G.; Cattaneo, M.; Cavallero, G.; Cavallini, V.; Celani, S.; Cerasoli, J.; Cervenkov, D.; Chadwick, A. J.; Chahrour, I.; Chapman, M. G.; Charles, M.; Charpentier, P.; Barajas, C. A. C.; Chefdeville, M.; Chen, C.; Chen, S.; Chernov, A.; Chernyshenko, S.; Chobanova, V.; Cholak, S.; Chrzaszcz, M.; Chubykin, A.; Chulikov, V.; Ciambrone, P.; Cicala, M. F.; Vidal, X. C.; Ciezarek, G.; Cifra, P.; Ciullo, G.; Clarke, P. E. L.; Clemencic, M.; Cliff, H. V.; Closier, J.; Cobbledick, J. L.; Coco, V.; Cogan, J.; Cogneras, E.; Cojocariu, L.; Collins, P.; Colombo, T.; Congedo, L.; Contu, A.; Cooke, N.; Corredoira, I.; Corti, G.; Couturier, B.; Craik, D. C.; Torres, M. C.; Currie, R.; Da Silva, C. L.; Dadabaev, S.; Dai, L.; Dai, X.; Dall'Occo, E.; Dalseno, J.; D'Ambrosio, C.; Daniel, J.; Danilina, A.; D'Argent, P.; Davies, J. E.; Davis, A.; De Aguiar Francisco, O.; de Boer, J.; De Bruyn, K.; De Capua, S.; De Cian, M.; De Freitas Carneiro Da Graca, U.; De Lucia, E.; De Miranda, J. M.; De Paula, L.; De Serio, M.; De Simone, D.; De Simone, P.; De Vellis, F.; de Vries, J. A.; Dean, C. T.; Debernardis, F.; Decamp, D.; Dedu, V.; Buono, L. D.; Delaney, B.; Dembinski, H. -P.; Denysenko, V.; Deschamps, O.; Dettori, F.; Dey, B.; Nezza, P. D.; Diachkov, I.; Didenko, S.; Maronas, L. D.; Ding, S.; Dobishuk, V.; Dolmatov, A.; Dong, C.; Donohoe, A. M.; Dordei, F.; Reis, A. C.; Douglas, L.; Downes, A. G.; Duda, P.; Dudek, M. W.; Dufour, L.; Duk, V.; Durante, P.; Duras, M. M.; Durham, J. M.; Dutta, D.; Dziurda, A.; Dzyuba, A.; Easo, S.; Egede, U.; Egorychev, A.; Egorychev, V.; Orro, C. E.; Eisenhardt, S.; Ejopu, E.; Ek-In, S.; Eklund, L.; Elashri, M. E.; Ellbracht, J.; Ely, S.; Ene, A.; Epple, E.; Escher, S.; Eschle, J.; Esen, S.; Evans, T.; Fabiano, F.; Falcao, L. N.; Fan, Y.; Fang, B.; Fantini, L.; Faria, M.; Farry, S.; Fazzini, D.; Felkowski, L. F.; Feo, M.; Gomez, M. F.; Fernez, A. D.; Ferrari, F.; Lopes, L. F.; Rodrigues, F. F.; Sole, S. F.; Ferrillo, M.; Ferro-Luzzi, M.; Filippov, S.; Fini, R. A.; Fiorini, M.; Firlej, M.; Fischer, K. M.; Fitzgerald, D. S.; Fitzpatrick, C.; Fiutowski, T.; Fleuret, F.; Fontana, M.; Fontanelli, F.; Forty, R.; Foulds-Holt, D.; Lima, V. F.; Sevilla, M. F.; Frank, M.; Franzoso, E.; Frau, G.; Frei, C.; Friday, D. A.; Frontini, L. F.; Fu, J.; Fuehring, Q.; Fulghesu, T.; Gabriel, E.; Galati, G.; Galati, M. D.; Torreira, A. G.; Galli, D.; Gambetta, S.; Gandelman, M.; Gandini, P.; Gao, H. G.; Gao, R.; Gao, Y.; Gao, Y.; Garau, M.; Martin, L. M. G.; Moreno, P. G.; Pardinas, J. G.; Plana, B. G.; Rosales, F. A. G.; Garrido, L.; Gaspar, C.; Geertsema, R. E.; Gerick, D.; Gerken, L. L.; Gersabeck, E.; Gersabeck, M.; Gershon, T.; Giambastiani, L.; Gibson, V.; Giemza, H. K.; Gilman, A. L.; Giovannetti, M.; Gioventu, A.; Gironell, P. G.; Giugliano, C.; Giza, M. A.; Gizdov, K.; Gkougkousis, E. L.; Gligorov, V. V.; Gobel, C.; Golobardes, E.; Golubkov, D.; Golutvin, A.; Gomes, A.; Fernandez, S. G.; Abrantes, F. G.; Goncerz, M.; Gong, G.; Gorelov, I. V.; Gotti, C.; Grabowski, J. P.; Grammatico, T.; Cardoso, L. A. G.; Grauges, E.; Graverini, E.; Graziani, G.; Grecu, A. T.; Greeven, L. M.; Grieser, N. A.; Grillo, L.; Gromov, S.; Gu, C.; Guarise, M.; Guittiere, M.; Guliaeva, V.; Gunther, P. A.; Guseinov, A. K.; Gushchin, E.; Guz, Y.; Gys, T.; Hadavizadeh, T.; Hadjivasiliou, C.; Haefeli, G.; Haen, C.; Haimberger, J.; Haines, S. C.; Halewood-leagas, T.; Halvorsen, M. M.; Hamilton, P. M.; Hammerich, J.; Han, Q.; Han, X.; Hansmann-Menzemer, S.; Hao, L.; Harnew, N.; Harrison, T.; Hasse, C.; Hatch, M.; He, J.; Heijhoff, K.; Hemmer, F. H.; Henderson, C.; Henderson, R. D. L.; Hennequin, A. M.; Hennessy, K.; Henry, L.; Herd, J.; Heuel, J.; Hicheur, A.; Hill, D.; Hilton, M.; Hollitt, S. E.; Horswill, J.; Hou, R.; Hou, Y.; Hu, J.; Hu, J.; Hu, W.; Hu, X.; Huang, W.; Huang, X.; Hulsbergen, W.; Hunter, R. J.; Hushchyn, M.; Hutchcroft, D.; Ibis, P.; Idzik, M.; Ilin, D.; Ilten, P.; Inglessi, A.; Iniukhin, A.; Ishteev, A.; Ivshin, K.; Jacobsson, R.; Jage, H.; Elles, S. J. J.; Jakobsen, S.; Jans, E.; Jashal, B. K.; Jawahery, A.; Jevtic, V.; Jiang, E.; Jiang, X.; Jiang, Y.; John, M.; Johnson, D.; Jones, C. R.; Jones, T. P.; Joshi, S. J.; Jost, B.; Jurik, N.; Juszczak, I.; Kandybei, S.; Kang, Y.; Karacson, M.; Karpenkov, D.; Karpov, M.; Kautz, J. W.; Keizer, F.; Keller, D. M.; Kenzie, M.; Ketel, T.; Khanji, B.; Kharisova, A.; Kholodenko, S.; Khreich, G.; Kirn, T.; Kirsebom, V. S.; Kitouni, O.; Klaver, S.; Kleijne, N.; Klimaszewski, K.; Kmiec, M. R.; Koliiev, S.; Kolk, L.; Kondybayeva, A.; Konoplyannikov, A.; Kopciewicz, P.; Kopecna, R.; Koppenburg, P.; Korolev, M.; Kostiuk, I.; Kot, O.; Kotriakhova, S.; Kozachuk, A.; Kravchenko, P.; Kravchuk, L.; Kreps, M.; Kretzschmar, S.; Krokovny, P.; Krupa, W.; Krzemien, W.; Kubat, J.; Kubis, S.; Kucewicz, W.; Kucharczyk, M.; Kudryavtsev, V.; Kulikova, E. K.; Kupsc, A.; Lacarrere, D.; Lafferty, G.; Lai, A.; Lampis, A.; Lancierini, D.; Gomez, C. L.; Lane, J. J.; Lane, R.; Langenbruch, C.; Langer, J.; Lantwin, O.; Latham, T.; Lazzari, F.; Lazzeroni, C.; Gac, R. L.; Lee, S. H.; Lefevre, R.; Leflat, A.; Legotin, S.; Lenisa, P.; Leroy, O.; Lesiak, T.; Leverington, B.; Li, A.; Li, H.; Li, K.; Li, P.; P. -R., Li; Li, S.; Li, T.; Li, T.; Li, Y.; Li, Z.; Lian, Z.; Liang, X.; Lin, C.; Lin, T.; Lindner, R.; Lisovskyi, V.; Litvinov, R.; Liu, G.; Liu, H.; Liu, K.; Liu, Q.; Liu, S.; Salvia, A. L.; Loi, A.; Lollini, R.; Castro, J. L.; Longstaff, I.; Lopes, J. H.; Huertas, A. L.; Solino, S. L.; Lovell, G. H.; Lu, Y.; Lucarelli, C.; Lucchesi, D.; Luchuk, S.; Martinez, M. L.; Lukashenko, V.; Luo, Y.; Lupato, A.; Luppi, E.; Lynch, K.; Lyu, X. -R.; Ma, R.; Maccolini, S.; Machefert, F.; Maciuc, F.; Mackay, I.; Macko, V.; Mohan, L. R. M.; Maevskiy, A.; Maisuzenko, D.; Majewski, M. W.; Malczewski, J. J.; Malde, S.; Malecki, B.; Malinin, A.; Maltsev, T.; Manca, G.; Mancinelli, G.; Mancuso, C.; Escalero, R. M.; Manuzzi, D.; Manzari, C. A.; Marangotto, D.; Marchand, J. F.; Marconi, U.; Mariani, S.; Benito, C. M.; Marks, J.; Marshall, A. M.; Marshall, P. J.; Martelli, G.; Martellotti, G.; Martinazzoli, L.; Martinelli, M.; Santos, D. M.; Vidal, F. M.; Massafferri, A.; Materok, M.; Matev, R.; Mathad, A.; Matiunin, V.; Matteuzzi, C.; Mattioli, K. R.; Mauri, A.; Maurice, E.; Mauricio, J.; Mazurek, M.; Mccann, M.; Mcconnell, L.; Mcgrath, T. H.; Mchugh, N. T.; Mcnab, A.; Mcnulty, R.; Meadows, B.; Meier, G.; Melnychuk, D.; Meloni, S.; Merk, M.; Merli, A.; Garcia, L. M.; Miao, D.; Miao, H.; Mikhasenko, M.; Milanes, D. A.; Milovanovic, M.; Minard, M. -N.; Minotti, A.; Minucci, E.; Miralles, T.; Mitchell, S. E.; Mitreska, B.; Mitzel, D. S.; Modak, A.; Modden, A.; Mohammed, R. A.; Moise, R. D.; Mokhnenko, S.; Mombacher, T.; Monk, M.; Monroy, I. A.; Monteil, S.; Morello, G.; Morello, M. J.; Morgenthaler, M. P.; Moron, J.; Morris, A. B.; Morris, A. G.; Mountain, R.; Mu, H.; Muhammad, E.; Muheim, F.; Mulder, M.; Muller, K.; Murray, D.; Murta, R.; Muzzetto, P.; Naik, P.; Nakada, T.; Nandakumar, R.; Nanut, T.; Nasteva, I.; Needham, M.; Neri, N.; Neubert, S.; Neufeld, N.; Neustroev, P.; Newcombe, R.; Nicolini, J.; Nicotra, D.; Niel, E. M.; Nieswand, S.; Nikitin, N.; Nolte, N. S.; Normand, C.; Fernandez, J. N.; Nowak, G. N.; Nunez, C.; Oblakowska-Mucha, A.; Obraztsov, V.; Oeser, T.; Okamura, S.; Oldeman, R.; Oliva, F.; Olocco, M. O.; Onderwater, C. J. G.; O'Neil, R. H.; Goicochea, J. M. O.; Ovsiannikova, T.; Owen, P.; Oyanguren, A.; Ozcelik, O.; Padeken, K. O.; Pagare, B.; Pais, P. R.; Pajero, T.; Palano, A.; Palutan, M.; Panshin, G.; Paolucci, L.; Papanestis, A.; Pappagallo, M.; Pappalardo, L. L.; Pappenheimer, C.; Parker, W.; Parkes, C.; Passalacqua, B.; Passaleva, G.; Pastore, A.; Patel, M.; Patrignani, C.; Pawley, C. J.; Pellegrino, A.; Altarelli, M. P.; Perazzini, S.; Pereima, D.; Castro, A. P.; Perret, P.; Petridis, K.; Petrolini, A.; Petrucci, S.; Petruzzo, M.; Pham, H.; Philippov, A.; Piandani, R.; Pica, L.; Piccini, M.; Pietrzyk, B.; Pietrzyk, G.; Pinci, D.; Pisani, F.; Pizzichemi, M.; Placinta, V.; Plews, J.; Casasus, M. P.; Polci, F.; Lener, M. P.; Poluektov, A.; Polukhina, N.; Polyakov, I.; Polycarpo, E.; Ponce, S.; Popov, D.; Poslavskii, S.; Prasanth, K.; Promberger, L.; Prouve, C.; Pugatch, V.; Puill, V.; Punzi, G.; H. R., Qi; Qian, W.; Qin, N.; Qu, S.; Quagliani, R.; Raab, N. V.; Rachwal, B.; Rademacker, J. H.; Rajagopalan, R.; Rama, M.; Pernas, M. R.; Rangel, M. S.; Ratnikov, F.; Raven, G.; De Miguel, M. R.; Redi, F.; Reich, J.; Reiss, F.; Ren, Z.; Resmi, P. K.; Ribatti, R.; Ricci, A. M.; Ricciardi, S.; Richardson, K.; Richardson-Slipper, M.; Rinnert, K.; Robbe, P.; Robertson, G.; Rodrigues, E.; Fernandez, E. R.; Lopez, J. A. R.; Rodriguez, E. R.; Rolf, D. L.; Rollings, A.; Roloff, P.; Romanovskiy, V.; Lamas, M. R.; Vidal, A. R.; Rotondo, M.; Rudolph, M. S.; Ruf, T.; Fernandez, R. A. R.; Vidal, J. R.; Ryzhikov, A.; Ryzka, J.; Silva, J. J. S.; Sagidova, N.; Sahoo, N.; Saitta, B.; Salomoni, M.; Gras, C. S.; Sanderswood, I.; Santacesaria, R.; Rios, C. S.; Santimaria, M.; Santoro, L.; Santovetti, E.; Saranin, D.; Sarpis, G.; Sarpis, M.; Sarti, A.; Satriano, C.; Satta, A.; Saur, M.; Savrina, D.; Sazak, H.; Smead, L. G. S.; Scarabotto, A.; Schael, S.; Scherl, S.; Schertz, A. M.; Schiller, M.; Schindler, H.; Schmelling, M.; Schmidt, B.; Schmitt, S.; Schneider, O.; Schopper, A.; Schubiger, M.; Schulte, N.; Schulte, S.; Schune, M. H.; Schwemmer, R.; Schwering, G.; Sciascia, B.; Sciuccati, A.; Sellam, S.; Semennikov, A.; Soares, M. S.; Sergi, A.; Serra, N.; Sestini, L.; Seuthe, A.; Shang, Y.; Shangase, D. M.; Shapkin, M.; Shchemerov, I.; Shchutska, L.; Shears, T.; Shekhtman, L.; Shen, Z.; Sheng, S.; Shevchenko, V.; Shi, B.; Shields, E. B.; Shimizu, Y.; Shmanin, E.; Shorkin, R.; Shupperd, J. D.; Siddi, B. G.; Coutinho, R. S.; Simi, G.; Simone, S.; Singla, M.; Skidmore, N.; Skuza, R.; Skwarnicki, T.; Slater, M. W.; Smallwood, J. C.; Smeaton, J. G.; Smith, E.; Smith, K.; Smith, M.; Snoch, A.; Lavra, L. S.; Sokoloff, M. D.; Soler, F. J. P.; Solomin, A.; Solovev, A.; Solovyev, I.; Song, R.; De Almeida, F. L. S.; De Paula, B. S.; Norella, E. S.; Spedicato, E.; Speer, J. G.; Spiridenkov, E.; Spradlin, P.; Sriskaran, V.; Stagni, F.; Stahl, M.; Stahl, S.; Stanislaus, S.; Stein, E. N.; Steinkamp, O.; Stenyakin, O.; Stevens, H.; Strekalina, D.; Y. S., Su; Suljik, F.; Sun, J.; Sun, L.; Sun, Y.; Swallow, P. N.; Swientek, K.; Szabelski, A.; Szumlak, T.; Szymanski, M.; Tan, Y.; Taneja, S.; Tat, M. D.; Terentev, A.; Teubert, F.; Thomas, E.; Thompson, D. J. D.; Tilquin, H.; Tisserand, V.; T'Jampens, S.; Tobin, M.; Tomassetti, L.; Tonani, G.; Tong, X.; Machado, D. T.; Toscano, L.; Tou, D. Y.; Trippl, C.; Tuci, G.; Tuning, N.; Ukleja, A.; Unverzagt, D. J.; Usachov, A.; Ustyuzhanin, A.; Uwer, U.; Vagnoni, V.; Valassi, A.; Valenti, G.; Canudas, N. V.; Van Dijk, M.; Van Hecke, H.; van Herwijnen, E.; Van Hulse, C. B.; van Veghel, M.; Gomez, R. V.; Regueiro, P. V.; Sierra, C. V.; Vecchi, S.; Velthuis, J. J.; Veltri, M.; Venkateswaran, A.; Vesterinen, M.; Vieira, D.; Diaz, M. V.; Vilasis-Cardona, X.; Figueras, E. V.; Villa, A.; Vincent, P.; Volle, F. C.; vom Bruch, D.; Vorobyev, V.; Voropaev, N.; Vos, K.; Vrahas, C.; Walsh, J.; Walton, E. J.; Wan, G.; Wang, C.; Wang, G.; Wang, J.; Wang, J.; Wang, J.; Wang, J.; Wang, M.; Wang, R.; Wang, X.; Wang, Y.; Wang, Z.; Wang, Z.; Wang, Z.; Ward, J. A.; Watson, N. K.; Websdale, D.; Wei, Y.; Westhenry, B. D. C.; White, D. J.; Whitehead, M.; Wiederhold, A. R.; Wiedner, D.; Wilkinson, G.; Wilkinson, M. K.; Williams, I.; Williams, M.; Williams, M. R. J.; Williams, R.; Wilson, F. F.; Wislicki, W.; Witek, M.; Witola, L.; Wong, C. P.; Wormser, G.; Wotton, S. A.; Wu, H.; Wu, J.; Wu, Y.; Wyllie, K.; Xiang, Z.; Xie, Y.; Xu, A.; Xu, J.; Xu, L.; Xu, L.; Xu, M.; Xu, Q.; Xu, Z.; Xu, Z.; Xu, Z.; Yang, D.; Yang, S.; Yang, X.; Yang, Y.; Yang, Z.; Yang, Z.; Yeroshenko, V.; Yeung, H.; Yin, H.; Yu, J.; Yuan, X.; Zaffaroni, E.; Zavertyaev, M.; Zdybal, M.; Zeng, M.; Zhang, C.; Zhang, D.; Zhang, J.; Zhang, L.; Zhang, S.; Zhang, S.; Zhang, Y.; Zhang, Y.; Zhao, Y.; Zharkova, A.; Zhelezov, A.; Zheng, Y.; Zhou, T.; Zhou, X.; Zhou, Y.; Zhovkovska, V.; Zhu, X.; Zhu, X.; Zhu, Z.; Zhukov, V.; Zhuo, J.; Zou, Q.; Zucchelli, S.; Zuliani, D.; Zunica, G.

doi:10.1140/epjc/s10052-023-11759-6

The very rare D∗(2007)0→μ+μ- decay is searched for by analysing B-→π-μ+μ- decays. The analysis uses a sample of beauty mesons produced in proton–proton collisions collected with the LHCb detector between 2011 and 2018, corresponding to an integrated luminosity of 9 \,fb - 1 . The signal signature corresponds to simultaneous peaks in the μ+μ- and π-μ+μ- invariant masses. No evidence for an excess of events over background is observed and an upper limit is set on the branching fraction of the decay at B(D∗(2007)0→μ+μ-)<2.6×10-8 at 90 % confidence level. This is the first limit on the branching fraction of D∗(2007)0→μ+μ- decays and the most stringent limit on D∗(2007) decays to leptonic final states. The analysis is the first search for a rare charm-meson decay exploiting production via beauty decays.