Precision Measurement of the Mass and Lifetime of the Xi(0)(b) Baryon

Aaij, LHCb Collaboration: R.; Adeva, B.; Adinolfi, M.; Affolder, A.; Ajaltouni, Z.; Akar, S.; Albrecht, J.; Alessio, F.; Alexander, M.; Ali, S.; Alkhazov, G.; Cartelle, P. A.; J. A. A.,; Amato, S.; Amerio, S.; Amhis, Y.; An, L.; Anderlini, L.; Anderson, J.; Andreassen, R.; Andreotti, M.; Andrews, J. E.; Appleby, R. B.; Gutierrez, O. A.; Archilli, F.; Artamonov, A.; Artuso, M.; Aslanides, E.; Auriemma, Giulio; Baalouch, M.; Bachmann, S.; Back, J. J.; Badalov, A.; Balagura, V.; Baldini, W.; Barlow, R. J.; Barschel, C.; Barsuk, S.; Barter, W.; Batozskaya, V.; Battista, V.; Bay, A.; Beaucourt, L.; Beddow, J.; Bedeschi, F.; Bediaga, I.; Belogurov, S.; Belous, K.; Belyaev, I.; Ben Haim, E.; Bencivenni, G.; Benson, S.; Benton, J.; Berezhnoy, A.; Bernet, R.; M. . . O.,; Beuzekom, M. v.; Bien, A.; Bifani, S.; Bird, T.; Bizzeti, A.; Bjornstad, P. M.; Blake, T.; Blanc, F.; Blouw, J.; Blusk, S.; Bocci, V.; Bondar, A.; Bondar, N.; Bonivento, W.; Borghi, S.; Borgia, A.; Borsato, M.; T. J. V.,; Bowen, E.; Bozzi, C.; Brambach, T.; Den, J. v.; Bressieux, J.; Brett, D.; Britsch, M.; Britton, T.; Brodzicka, J.; Brook, N. H.; Brown, H.; Bursche, A.; Busetto, G.; Buytaert, J.; Cadeddu, S.; Calabrese, R.; Calvi, M.; Gomez, M. C.; Camboni, A.; Campana, P.; Perez, D. C.; Carbone, A.; Carboni, G.; Cardinale, R.; Cardini, A.; Carranza Mejia, H.; Carson, L.; Akiba, K. C.; Casse, G.; Cassina, L.; Garcia, L. C.; Cattaneo, M.; Cauet, C.; Cenci, R.; Charles, M.; Charpentier, P.; Chen, S.; S. . . F.,; Chiapolini, N.; Chrzaszcz, M.; Ciba, K.; Vidal, X. C.; Ciezarek, G.; P. E. L.,; Clemencic, M.; Cliff, H. V.; Closier, J.; Coco, V.; Cogan, J.; Cogneras, E.; Collins, P.; Comerma Montells, A.; Contu, A.; Cook, A.; Coombes, M.; Coquereau, S.; Corti, G.; Corvo, M.; Counts, I.; Couturier, B.; Cowan, G. A.; Craik, D. C.; Torres, M. C.; Cunliffe, S.; Currie, R.; D'Ambrosio, C.; Dalseno, J.; David, P.; P. N. Y.,; Davis, A.; Bruyn, K. D.; Capua, S. D.; Cian, M. D.; J. M., De; Paula, L. D.; Silva, W. D.; Simone, P. D.; Decamp, D.; Deckenhoff, M.; Buono, L. D.; Deleage, N.; Derkach, D.; Deschamps, O.; Dettori, F.; Canto, A. D.; Dijkstra, H.; Donleavy, S.; Dordei, F.; Dorigo, M.; Suarez, A. D.; Dossett, D.; Dovbnya, A.; Dreimanis, K.; Dujany, G.; Dupertuis, F.; Durante, P.; Dzhelyadin, R.; Dziurda, A.; Dzyuba, A.; Easo, S.; Egede, U.; Egorychev, V.; Eidelman, S.; Eisenhardt, S.; Eitschberger, U.; Ekelhof, R.; Eklund, L.; Rifai, I. E.; Elsasser, C.; Ely, S.; Esen, S.; H. . . M.,; Evans, T.; Falabella, A.; Faerber, C.; Farinelli, C.; Farley, N.; Farry, S.; Ferguson, D.; Albor, V. F.; Rodrigues, F. F.; Ferro Luzzi, M.; Filippov, S.; Fiore, M.; Fiorini, M.; Firlej, M.; Fitzpatrick, C.; Fiutowski, T.; Fontana, M.; Fontanelli, F.; Forty, R.; Francisco, O.; Frank, M.; Frei, C.; Frosini, M.; Fu, J.; Furfaro, E.; Torreira, A. G.; Galli, D.; Gallorini, S.; Gambetta, S.; Gandelman, M.; Gandini, P.; Gao, Y.; Garofoli, J.; Tico, J. G.; Garrido, L.; Gaspar, C.; Gauld, R.; Gavardi, L.; Gavrilov, G.; Gersabeck, E.; Gersabeck, M.; Gershon, T.; Ghez, P.; Gianelle, A.; Giani, S.; Gibson, V.; Giubega, L.; Gligorov, V. V.; Goebel, C.; Golubkov, D.; Golutvin, A.; Gomes, A.; Gordon, H.; Gotti, C.; Gandara, M. G.; Diaz, R. G.; Granado, L. A.; Grauges, E.; Graziani, G.; Grecu, A.; Greening, E.; Gregson, S.; Griffith, P.; Grillo, L.; Gruenberg, O.; Gui, B.; Gushchin, E.; Guz, Y.; Gys, T.; Hadjivasiliou, C.; Haefeli, G.; Haen, C.; Haines, S. C.; Hall, S.; Hamilton, B.; Hampson, T.; Han, X.; Hansmann Menzemer, S.; Harnew, N.; Harnew, S. T.; Harrison, J.; Hartmann, T.; He, J.; Head, T.; Heijne, V.; Hennessy, K.; Henrard, P.; Henry, L.; Hernando, J. A.; Herwijnen, E. v.; Hess, M.; Hicheur, A.; Hill, D.; Hoballah, M.; Hombach, C.; Hulsbergen, W.; Hunt, P.; Hussain, N.; Hutchcroft, D.; Hynds, D.; Idzik, M.; Ilten, P.; Jacobsson, R.; Jaeger, A.; Jalocha, J.; Jans, E.; Jaton, P.; Jawahery, A.; Jing, F.; John, M.; Johnson, D.; Jones, C. R.; Joram, C.; Jost, B.; Jurik, N.; Kaballo, M.; Kandybei, S.; Kanso, W.; Karacson, M.; Karbach, T. M.; Karodia, S.; Kelsey, M.; Kenyon, I. R.; Ketel, T.; Khanji, B.; Khurewathanakul, C.; Klaver, S.; Kochebina, O.; Kolpin, M.; Komarov, I.; Koopman, R. F.; Koppenburg, P.; Korolev, M.; Kozlinskiy, A.; Kravchuk, L.; Kreplin, K.; Kreps, M.; Krocker, G.; Krokovny, P.; Kruse, F.; Kucewicz, W.; Kucharczyk, M.; Kudryavtsev, V.; Kurek, K.; Kvaratskheliya, T.; V. N., La; Lacarrere, D.; Lafferty, G.; Lai, A.; Lambert, D.; Lambert, R. W.; Lanciotti, E.; Lanfranchi, G.; Langenbruch, C.; Langhans, B.; Latham, T.; Lazzeroni, C.; Gac, R. L.; Leerdam, J. v.; J. . . P.,; Lefevre, R.; Leflat, A.; Lefrancois, J.; Leo, S.; Leroy, O.; Lesiak, T.; Leverington, B.; Li, Y.; Liles, M.; Lindner, R.; Linn, C.; Lionetto, F.; Liu, B.; Liu, G.; Lohn, S.; Longstaff, I.; Lopes, J. H.; Lopez March, N.; Lowdon, P.; Lu, H.; Lucchesi, D.; Luo, H.; Lupato, A.; Luppi, E.; Lupton, O.; Machefert, F.; Machikhiliyan, I. V.; Maciuc, F.; Maev, O.; Malde, S.; Manca, G.; Mancinelli, G.; Maratas, J.; Marchand, J. F.; Marconi, U.; Benito, C. M.; Marino, P.; Maerki, R.; Marks, J.; Martellotti, G.; Martens, A.; Sanchez, A. M.; Martinelli, M.; Santos, D. M.; Vidal, F. M.; Tostes, D. M.; Massafferri, A.; Matev, R.; Mathe, Z.; Matteuzzi, C.; Mazurov, A.; Mccann, M.; Mccarthy, J.; Mcnab, A.; Mcnulty, R.; Mcskelly, B.; Meadows, B.; Meier, F.; Meissner, M.; Merk, M.; Milanes, D. A.; M. . . N.,; Moggi, N.; Rodriguez, J. M.; Monteil, S.; Morandin, M.; Morawski, P.; Morda, A.; Morello, M. J.; Moron, J.; A. . . B.,; Mountain, R.; Muheim, F.; Mueller, K.; Muresan, R.; Mussini, M.; Muster, B.; Naik, P.; Nakada, T.; Nandakumar, R.; Nasteva, I.; Needham, M.; Neri, N.; Neubert, S.; Neufeld, N.; Neuner, M.; Nguyen, A. D.; Nguyen, T. D.; Nguyen Mau, C.; Nicol, M.; Niess, V.; Niet, R.; Nikitin, N.; Nikodem, T.; Novoselov, A.; O'Hanlon, D. P.; Oblakowska Mucha, A.; Obraztsov, V.; Oggero, S.; Ogilvy, S.; Okhrimenko, O.; Oldeman, R.; Onderwater, G.; Orlandea, M.; Otalora, J. M.; Owen, P.; Oyanguren, A.; Pal, B. K.; Palano, A.; Palombo, F.; Palutan, M.; Panman, J.; Papanestis, A.; Pappagallo, M.; Parkes, C.; Parkinson, C. J.; Passaleva, G.; Patel, G. D.; Patel, M.; Patrignani, C.; Alvarez, A. P.; Pearce, A.; Pellegrino, A.; Altarelli, M. P.; Perazzini, S.; Trigo, E. P.; Perret, P.; Perrin Terrin, M.; Pescatore, L.; Pesen, E.; Petridis, K.; Petrolini, A.; Olloqui, E. P.; Pietrzyk, B.; Pilar, T.; Pinci, D.; Pistone, A.; Playfer, S.; Casasus, M. P.; Polci, F.; Poluektov, A.; Polycarpo, E.; Popov, A.; Popov, D.; Popovici, B.; Potterat, C.; Price, E.; Prisciandaro, J.; Pritchard, A.; Prouve, C.; Pugatch, V.; Navarro, A. P.; Punzi, G.; Qian, W.; Rachwal, B.; Rademacker, H.; Rakotomiaramanana, B.; Rama, M.; Rangel, M. S.; Raniuk, I.; Rauschmayr, N.; Raven, G.; Reichert, S.; Reid, M. M.; Dos, A. C.; Ricciardi, S.; Richards, S.; Rihl, M.; Rinnert, K.; Rivesmolina, V.; Roa, D. A.; Robbe, P.; Rodrigues, A. B.; Rodrigues, E.; Perez, P. R.; Roiser, S.; Romanovsky, V.; Vidal, A. R.; Rotondo, M.; Rouvinet, J.; Ruf, T.; Ruffini, F.; Ruiz, H.; Valls, P. R.; Sabatino, G.; Saborido, J. J.; Sagidova, N.; Sail, P.; Saitta, B.; Guimaraes, V. S.; Mayordomo, C. S.; Sedes, B. S.; Santacesaria, R.; Rios, C. S.; Santovetti, E.; Sapunov, M.; Sarti, A.; Satriano, Celestina; Satta, A.; Saunders, D. M.; Savrie, M.; Savrina, D.; Schiller, M.; Schindler, H.; Schlupp, M.; Schmelling, M.; Schmidt, B.; Schneider, O.; Schopper, A.; M. . . H.,; Schwemmer, R.; Sciascia, B.; Sciubba, A.; Seco, M.; Semennikov, A.; Sepp, I.; Serra, N.; Serrano, J.; Sestini, L.; Seyfert, P.; Shapkin, M.; Shapoval, I.; Shcheglov, Y.; Shears, T.; Shekhtman, L.; Shevchenko, V.; Shires, A.; Coutinho, R. S.; Simi, G.; Sirendi, M.; Skidmore, N.; Skwarnicki, T.; Smith, N. A.; Smith, E.; Smith, E.; Smith, J.; Smith, M.; Snoek, H.; Sokoloff, M. D.; F. J. P.,; Soomro, F.; Souza, D.; B. S., De; Spaan, B.; Sparkes, A.; Spradlin, P.; Stagni, F.; Stahl, M.; Stahl, S.; Steinkamp, O.; Stenyakin, O.; Stevenson, S.; Stoica, S.; Stone, S.; Storaci, B.; Stracka, S.; Straticiuc, M.; Straumann, U.; Stroili, R.; Subbiah, V. K.; Sun, L.; Sutcliffe, W.; Swientek, K.; Swientek, S.; Syropoulos, V.; Szczekowski, M.; Szczypka, P.; Szilard, D.; Szumlak, T.; T'Jampens, S.; Teklishyn, M.; Tellarini, G.; Teubert, F.; Thomas, C.; Thomas, E.; Tilburg, J. v.; Tisserand, V.; Tobin, M.; Tolk, S.; Tomassetti, L.; Tonelli, D.; Topp Joergensen, S.; Torr, N.; Tournefier, E.; Tourneur, S.; Tran, M. T.; Tresch, M.; Tsaregorodtsev, A.; Tsopelas, P.; Tuning, N.; Garcia, M. U.; Ukleja, A.; Ustyuzhanin, A.; Uwer, U.; Vagnoni, V.; Valenti, G.; Vallier, A.; Gomez, R. V.; Regueiro, P. V.; Sierra, C. V.; Vecchi, S.; Velthuis, J. J.; Veltri, M.; Veneziano, G.; Vesterinen, M.; Viaud, B.; Vieira, D.; Diaz, M. V.; Vilasis Cardona, X.; Vollhardt, A.; Volyanskyy, D.; Voong, D.; Vorobyev, A.; Vorobyev, V.; Voss, C.; Voss, H.; J. A., De; Waldi, R.; Wallace, C.; Wallace, R.; Walsh, J.; Wandernoth, S.; Wang, J.; Ward, D. R.; Watson, N. K.; Websdale, D.; Whitehead, M.; Wicht, J.; Wiedner, D.; Wilkinson, G.; Williams, M. P.; Williams, M.; Wilson, F. F.; Wimberley, J.; Wishahi, J.; Wislicki, W.; Witek, M.; Wormser, G.; Wotton, S. A.; Wright, S.; Wu, S.; Wyllie, K.; Xie, Y.; Xing, Z.; Xu, Z.; Yang, Z.; Yuan, X.; Yushchenko, O.; Zangoli, M.; Zavertyaev, M.; Zhang, L.; Zhang, W. C.; Zhang, Y.; Zhelezov, A.; Zhokhov, A.; Zhong, L.; Zvyagin, A.

doi:10.1103/PhysRevLett.113.032001

Using a proton-proton collision data sample corresponding to an integrated luminosity of 3 fb(-1) collected by LHCb at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV, about 3800 Xi(0)(b) -> Xi(+)(c)pi(-), Xi(+)(c) -> pK(-)pi(+) signal decays are reconstructed. From this sample, the first measurement of the Xi(0)(b) baryon lifetime is made, relative to that of the Lambda(0)(b) baryon. The mass differences M(Xi(0)(b)) - M(Lambda(0)(b)) and M(Xi(+)(c)) - M(Lambda(+)(c)) are also measured with precision more than 4 times better than the current world averages. The resulting values are tau(Xi b0)/tau(Lambda b0) = 1.006 +/- 0.018 +/- 0.010, M(Xi(0)(b)) - M(Lambda(0)(b)) = 172.44 +/- 0.39 +/- 0.17 MeV/c(2), M(Xi(+)(c)) - M(Lambda(+)(c)) = 181.51 +/- 0.14 +/- 0.10 MeV/c(2), where the first uncertainty is statistical and the second is systematic. The relative rate of Xi(0)(b) to Lambda(0)(b) baryon production is measured to be f(Xi b0) B(Xi(0)(b) -> Xi(+)(c)pi(-)) B(Xi(+)(c) -> pK(-)pi(+))/f(Lambda b0) B(Lambda(0)(b) -> Lambda(+)(c)pi(-)) B(Lambda(+)(c) -> pK(-)pi(+)) = (1.88 +/- 0.04 +/- 0.03) x 10(-2), where the first factor is the ratio of fragmentation fractions, b -> Xi(0)(b) relative to b -> Lambda(0)(b). Relative production rates as functions of transverse momentum and pseudorapidity are also presented.