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Observation of a new excited beauty strange baryon decaying to $\Xi^-_\mathrm{b} \pi^+ \pi^-$

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2021

[10.3204/PUBDB-2021-01023]  GO

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Report No.: CERN-EP-2021-020; CMS-BPH-20-004; arXiv:2102.04524

Abstract: The $\Xi^-_\mathrm{b} \pi^+ \pi^-$ invariant mass spectrum is investigated with an event sample of proton-proton collisions at $\sqrt{s} = $ 13 TeV, collected by the CMS experiment at the LHC in 2016-2018 and corresponding to an integrated luminosity of 140 fb$^{-1}$. The ground state $\Xi^-_\mathrm{b}$ is reconstructed via its decays to J$/\psi \Xi^-$ and J$/\psi \Xi^-\Lambda$K$^-$. A narrow resonance, labeled $\Xi_\mathrm{b}$(6100)$^-$, is observed at a $\Xi^-_\mathrm{b} \pi^+ \pi^-$ invariant mass of 6100.3 $\pm$ 0.2 (stat) $\pm$ 0.1 (syst) $\pm$ 0.6 ($\Xi^-_\mathrm{b}$) MeV, where the last uncertainty reflects the precision of the $\Xi^-_\mathrm{b}$ baryon mass. The upper limit on the $\Xi_\mathrm{b}$(6100)$^-$ natural width is determined to be 1.9 MeV at 95% confidence level. Following analogies with the established excited $\Xi_\mathrm{c}$ baryon states, the new $\Xi_\mathrm{b}$(6100)$^-$ resonance and its decay sequence are consistent with the orbitally excited $\Xi^-_\mathrm{b}$ baryon, with spin and parity quantum numbers $J^P=$ 3/2$^-$.

Keyword(s): * Automatic Keywords * ; baryon: mass ; p p: scattering ; narrow resonance ; quantum number ; CERN LHC Coll ; mass spectrum ; ground state ; hyperon ; parity ; spin ; CMS ; TeV

Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. HIDSS-0002 - DASHH: Data Science in Hamburg - Helmholtz Graduate School for the Structure of Matter (2019_IVF-HIDSS-0002) (2019_IVF-HIDSS-0002)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2021
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Observation of a New Excited Beauty Strange Baryon Decaying to $\Xi^-_\mathrm{b} \pi^+ \pi^-$
Physical review letters 126(25), 252003 () [10.1103/PhysRevLett.126.252003]  GO OpenAccess  Download fulltext Files  Download fulltextFulltext Download fulltextFulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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