Yerevan Physics Institute, Yerevan, Armenia.
Institut für Hochenergiephysik, Wien, Austria.
Phys Rev Lett. 2018 Oct 5;121(14):141801. doi: 10.1103/PhysRevLett.121.141801.
This Letter presents the observation of the rare Z boson decay Z→ψℓ^{+}ℓ^{-}. Here, ψ represents contributions from direct J/ψ and ψ(2S)→J/ψX, ℓ^{+}ℓ^{-} is a pair of electrons or muons, and the J/ψ meson is detected via its decay to μ^{+}μ^{-}. The sample of proton-proton collision data, collected by the CMS experiment at the LHC at a center-of-mass energy of 13 TeV, corresponds to an integrated luminosity of 35.9 fb^{-1}. The signal is observed with a significance in excess of 5 standard deviations. After subtraction of the ψ(2S)→J/ψX contribution, the ratio of the branching fraction of the exclusive decay Z→J/ψℓ^{+}ℓ^{-} to the decay Z→μ^{+}μ^{-}μ^{+}μ^{-} within a fiducial phase space is measured to be B(Z→J/ψℓ^{+}ℓ^{-})/B(Z→μ^{+}μ^{-}μ^{+}μ^{-})=0.67±0.18(stat)±0.05(syst).
这封信介绍了观测到的罕见 Z 玻色子衰变 Z→ψℓ^{+}ℓ^{-}现象。这里，ψ 代表了直接 J/ψ 和 ψ(2S)→J/ψX 的贡献，ℓ^{+}ℓ^{-}是一对电子或缪子，而 J/ψ 介子则通过其衰变为 μ^{+}μ^{-}来检测。该样本是质子-质子碰撞数据，由 CMS 实验在 LHC 上以质心能量 13 TeV 收集，对应于 35.9 fb^{-1}的积分亮度。该信号的观测显著性超过 5 个标准偏差。在扣除 ψ(2S)→J/ψX 的贡献后，在一个基准相空间内，对 Z→J/ψℓ^{+}ℓ^{-}的独占衰变分支比 Z→μ^{+}μ^{-}μ^{+}μ^{-}的比值进行了测量，结果为 B(Z→J/ψℓ^{+}ℓ^{-})/B(Z→μ^{+}μ^{-}μ^{+}μ^{-})=0.67±0.18(stat)±0.05(syst)。
