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Journal Article PUBDB-2021-02942
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Observation of a New Excited Beauty Strange Baryon Decaying to $\Xi^-_\mathrm{b} \pi^+ \pi^-$

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2021
APS College Park, Md.

Physical review letters 126(25), 252003 () [10.1103/PhysRevLett.126.252003]
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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): p p: scattering ; p p: colliding beams ; baryon: mass ; Xi/b-: hadronic decay ; J/psi(3100) ; Xi- ; Lambda ; K- ; excited state ; narrow resonance ; quantum number ; CERN LHC Coll ; mass spectrum: (Xi/b- pi+ pi-) ; ground state ; hyperon ; parity ; spin ; CMS ; experimental results ; 13000 GeV-cms

Classification:
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)
  3. DFG project 390833306 - EXC 2121: Quantum Universe (390833306) (390833306)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2021
Database coverage:
Medline ; Creative Commons Attribution CC BY 4.0 ; SCOAP3 OpenAccess ; OpenAccess ; Clarivate Analytics Master Journal List ; Current Contents - Electronics and Telecommunications Collection ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; Ebsco Academic Search ; Essential Science Indicators ; IF >= 5 ; JCR ; NationallizenzNationallizenz ; SCOAP3 sponsored Journal ; SCOPUS ; Science Citation Index Expanded ; Web of Science Core Collection
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