Test of lepton universality in beauty-quark decays

Authors: R. Aaij, C. Abellán Beteta, T. Ackernley, B. Adeva, M. Adinolfi, H. Afsharnia, C. A. Aidala, S. Aiola, Z. Ajaltouni, S. Akar, J. Albrecht, F. Alessio, M. Alexander, A. Alfonso Albero, Z. Aliouche, G. Alkhazov, P. Álvarez Cartelle, S. Amato, Y. Amhis, L. An, L. Anderlini, A. Andreianov, M. Andreotti, F. Archilli, A. Artamonov, M. Artuso, K. Arzymatov, E. Aslanides, M. Atzeni, B. Audurier, S. Bachmann, M. Bachmayer, J. J. Back, P. Baladrón Rodríguez, V. Balagura, W. Baldini, J. Baptista de Souza Leite, R. J. Barlow, S. Barsuk, W. Barter, M. Bartolini, F. Baryshnikov, J. M. Basels, G. Bassi, B. Batsukh, A. Battig, A. Bay, M. Becker, F. Bedeschi, I. Bediaga, A. Beiter, V. Belavin, S. Belin, V. Bellée, K. Belous, I. Belov, I. Belyaev, G. Bencivenni, E. Ben-Haim, A. Berezhnoy, R. Bernet, D. Berninghoff, H. C. Bernstein, C. Bertella, A. Bertolin, C. Betancourt, F. Betti, Ia. Bezshyiko, S. Bhasin, J. Bhom, L. Bian, M. S. Bieker, S. Bifani, P. Billoir, M. Birch, F. C. R. Bishop, A. Bitadze, A. Bizzeti, M. Bjørn, M. P. Blago, T. Blake, F. Blanc, S. Blusk, D. Bobulska, J. A. Boelhauve, O. Boente García, T. Boettcher, A. Boldyrev, A. Bondar, N. Bondar, S. Borghi, M. Borisyak, M. Borsato, J. T. Borsuk, S. A. Bouchiba, T. J. V. Bowcock, A. Boyer, C. Bozzi, M. J. Bradley, S. Braun, A. Brea Rodríguez, M. Brodski, J. Brodzicka, A. Brossa Gonzalo, D. Brundu, A. Buonaura, C. Burr, A. Bursche, A. Butkevich, J. S. Butter, J. Buytaert, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, R. Calabrese, L. Calefice, L. Calero Diaz, S. Cali, R. Calladine, M. Calvi, M. Calvo Gomez, P. Camargo Magalhaes, A. Camboni, P. Campana, A. F. Campoverde Quezada, S. Capelli, L. Capriotti, A. Carbone, G. Carboni, R. Cardinale, A. Cardini, T. Carli, P. Carniti, L. Carus, K. Carvalho Akiba, A. Casais Vidal, G. Casse, M. Cattaneo, G. Cavallero, S. Celani, J. Cerasoli, A. J. Chadwick, M. G. Chapman, M. Charles, Ph. Charpentier, G. Chatzikonstantinidis, C. A. Chavez Barajas, M. Chefdeville, C. Chen, S. Chen, A. Chernov, V. Chobanova, S. Cholak, M. Chrzaszcz, A. Chubykin, V. Chulikov, P. Ciambrone, M. F. Cicala, X. Cid Vidal, G. Ciezarek, P. E. L. Clarke, M. Clemencic, H. V. Cliff, J. Closier, John Leslie Cobbledick, V. Coco, J. A. B. Coelho, J. Cogan, E. Cogneras, L. Cojocariu, P. Collins, T. Colombo, L. Congedo, A. Contu, N. Cooke, G. Coombs, G. Corti, C. M. Costa Sobral, B. Couturier, D. C. Craik, J. Crkovská, M. Cruz Torres, R. Currie, C. L. Da Silva, E. Dall’Occo, J. Dalseno, C. D’Ambrosio, A. Danilina, P. d’Argent, A. Davis, O. De Aguiar Francisco, K. De Bruyn, S. De Capua, M. De Cian, J. M. De Miranda, L. De Paula, M. De Serio, D. De Simone, P. De Simone, J. A. de Vries, C. T. Dean, D. Decamp, B. Delaney, B. Delaney, H.-P. Dembinski, A. Dendek, V. Denysenko, D. Derkach, O. Deschamps, F. Desse, F. Dettori, B. Dey, P. Di Nezza, S. Didenko, L. Dieste Maronas, H. Dijkstra, V. Dobishuk, Vasyl Dobishuk, F. Dordei, A. C. dos Reis, L. Douglas, A. Dovbnya, A. G. Downes, K. Dreimanis, M. W. Dudek, L. Dufour, V. Duk, P. Durante, J. M. Durham, D. Dutta, A. Dziurda, A. Dzyuba, S. Easo, U. Egede, V. Egorychev, S. Eidelman, S. Eisenhardt, S. Ek-In, L. Eklund, S. Ely, A. Ene, E. Epple, S. Escher, J. Eschle, S. Esen, T. Evans, A. Falabella, J. Fan, Y. Fan, B. Fang, S. Farry, D. Fazzini, M. Féo, A. Fernandez Prieto, J. M. Fernandez-tenllado Arribas, A. D. Fernez, F. Ferrari, L. Ferreira Lopes, F. Ferreira Rodrigues, S. Ferreres Sole, M. Ferrillo, M. Ferro-Luzzi, S. Filippov, R. A. Fini, M. Fiorini, M. Firlej, K. M. Fischer, D. S. Fitzgerald, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, M. Fontana, F. Fontanelli, R. Forty, V. Franco Lima, M. Franco Sevilla, M. Frank, E. Franzoso, G. Frau, C. Frei, D. A. Friday, J. Fu, J. Fu, W. Funk, E. Gabriel, T. Gaintseva, A. Gallas Torreira, D. Galli, S. Gambetta, Y. Gan, M. Gandelman, P. Gandini, Y. Gao, M. Garau, L. M. Garcia Martin, P. Garcia Moreno, J. García Pardiñas, B. Garcia Plana, F. A. Garcia Rosales, L. Garrido, C. Gaspar, R. E. Geertsema, D. Gerick, L. L. Gerken, E. Gersabeck, M. Gersabeck, T. Gershon, D. Gerstel, Ph. Ghez, V. Gibson, H. K. Giemza, M. Giovannetti, A. Gioventù, P. Gironella Gironell, L. Giubega, C. Giugliano, K. Gizdov, E. L. Gkougkousis, V. V. Gligorov, C. Göbel, E. Golobardes, D. Golubkov, A. Golutvin, A. Gomes, S. Gomez Fernandez, F. Goncalves Abrantes, M. Goncerz, Guanghua Gong, P. Gorbounov, I. Gorelov, C. Gotti, E. Govorkova, J. P. Grabowski, T. Grammatico, L. A. Granado Cardoso, E. Graugés, E. Graverini, G. Graziani, A. Grecu, L. M. Greeven, P. Griffith, L. Grillo, S. Gromov, B. R. Gruberg Cazon, C. Gu, M. Guarise, P. A. Günther, E. Gushchin, A. Guth, Yu. Guz, T. Gys, T. Hadavizadeh, G. Haefeli, C. Haen, J. Haimberger, T. Halewood-leagas, P. M. Hamilton, J. P. Hammerich, Q. Han, Xiaoxue Han, Thomas Henry Hancock, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, T. Harrison, C. Hasse, M. Hatch, J. He, M. Hecker, K. Heijhoff, K. Heinicke, Arthur Marius Hennequin, K. Hennessy, L. Henry, J. Heuel, A. Hicheur, D. Hill, M. Hilton, S. E. Hollitt, Jingmei Hu, Jingmei Hu, W. Hu, W. Huang, X. Huang, W. Hulsbergen, R. J. Hunter, M. Hushchyn, D. Hutchcroft, D. Hynds, P. Ibis, M. Idzik, D. Ilin, P. Ilten, A. Inglessi, A. Ishteev, К. Ившин, R. Jacobsson, S. Jakobsen, E. Jans, B. K. Jashal, A. Jawahery, V. Jevtic, M. Jeżabek, F. Jiang, M. John, D. Johnson, C. R. Jones, T. P. Jones, B. Jost, N. Jurik, S. Kandybei, Y. Kang, M. Karacson, M. Karpov, F. Keizer, M. Kenzie, T. Ketel, B. Khanji, A. Kharisova, S. Kholodenko, T. Kirn, V. S. Kirsebom, O. Kitouni, S. Klaver, K. Klimaszewski, S. Koliiev, A. Kondybayeva, A. Konoplyannikov, P. Kopciewicz, R. Kopecna, P. Koppenburg, M. Korolev, I. Kostiuk, O. Kot, S. Kotriakhova, P. Kravchenko, L. Kravchuk, R. D. Krawczyk, M. Kreps, F. Kress, S. Kretzschmar, P. Krokovny, W. Krupa, W. Krzemień, W. Kucewicz, M. Kucharczyk, V. Kudryavtsev, H. S. Kuindersma, G. J. Kunde, T. Kvaratskheliya, D. Lacarrere, G. Lafferty, A. Lai, A. Lampis, D. Lancierini, J. J. Lane, R. Lane, G. Lanfranchi, C. Langenbruch, J. Langer, O. Lantwin, T. Latham, F. Lazzari, R. Le Gac, S. H. Lee, R. Lefèvre, A. Leflat, Marion Lehuraux, O. Leroy, T. Lesiak, B. Leverington, H. Li, Lei Li, P. Li, S. Li, Y. Li, Y. Li, Z. Li, X. Liang, T. Lin, R. Lindner, V. Lisovskyi, R. Litvinov, G. Liu, H. Liu, S. Liu, X. Liu, A. Loi, J. Lomba Castro, I. Longstaff, J. H. Lopes, G. H. Lovell, Y.S. Lu, D. Lucchesi, S. Luchuk, M. Lucio Martínez, V. Lukashenko, Y. Luo, A. Lupato, E. Luppi, O. Lupton, Alberto Lusiani, X. Lyu, Long Ma, R. Ma, S. Maccolini, F. Machefert, F. Maciuc, V. Macko, P. Mackowiak, Samuel Maddrell-Mander, O. Madejczyk, L. R. Madhan Mohan, O. Maev, A. Maevskiy, D. Maisuzenko, M. W. Majewski, J. J. Malczewski, S. Malde, B. Małecki, A. Malinin, T. Maltsev, H. Malygina, G. Manca, G. Mancinelli, Daniele Manuzzi, D. Marangotto, J. Maratas, J. F. Marchand, U. Marconi, S. Mariani, C. Marín Benito, M. Marinangeli, J. Marks, A. M. Marshall, Phillip John Marshall, G. Martellotti, L. Martinazzoli, M. Martinelli, D. Martínez Santos, F. Martínez-Vidal, A. Massafferri, M. Materok, R. Matev, A. Mathad, Z. Mathe, V. Matiunin, C. Matteuzzi, K. R. Mattioli, A. Mauri, E. Maurice, J. Mauricio, M. Mazurek, M. McCann, L. Mcconnell, T. H. Mcgrath, A. McNab, R. McNulty, J. V. Mead, J. V. Mead, C. Meaux, G. Meier, N. Meinert, D. Melnychuk, S. Meloni, M. Merk, A. Merli, L. Meyer Garcia, M. Mikhasenko, D. A. Milanes, E. Millard, M. Milovanovic, M.-N. Minard, A. Minotti, L. Minzoni, S. E. Mitchell, B. Mitreska, D. S. Mitzel, A. Mödden, R. A. Mohammed, R. D. Moise, T. Mombächer, I. A. Monroy, S. Monteil, M. Morandin, G. Morello, M. J. Morello, J. Moroń, A. B. Morris, A. G. Morris, R. Mountain, H. Mu, F. Muheim, M. Mulder, D. Müller, K. Müller, C. H. Murphy, D. Murray, P. Muzzetto, P. Naik, T. Nakada, R. Nandakumar, T. Nanut, I. Nasteva, M. Needham, I. Neri, N. Néri, S. Neubert, N. Neufeld, R. Newcombe, T. D. Nguyen, C. Nguyen-Mau, E. M. Niel, S. Nieswand, N. Nikitin, N. S. Nolte, C. Nunez, A. Obłąkowska-Mucha, V. Obraztsov, D. P. O’Hanlon, R. Oldeman, M. E. Olivares, C. J. G. Onderwater, A. Ossowska, J. M. Otalora Goicochea, T. Ovsiannikova, P. Owen, A. Oyanguren, B. Pagare, P. R. Pais, T. Pajero, A. Palano, M. Palutan, Y. Pan, G. Panshin, A. Papanestis, M. Pappagallo, L. L. Pappalardo, C. Pappenheimer, W. Parker, C. Parkes, C. J. Parkinson, B. Passalacqua, G. Passaleva, A. Pastore, M. Patel, C. Patrignani, C. J. Pawley, A. Pearce, A. Pellegrino, M. Pepe Altarelli, S. Perazzini, D. Pereima, P. Perret, M. Petric, K. Petridis, A. Petrolini, A. Petrov, S. Petrucci, M. Petruzzo, T. T. H. Pham, A. Philippov, L. Pica, M. Piccini, B. Pietrzyk, G. Pietrzyk, M. Pili, D. Pinci, F. Pisani, P. K. Resmi, V. Placinta, J. Plews, M. Pló Casasús, F. Polci, A. Poluektov, M. Poliakova, A. Poluektov, N. Polukhina, E. Polycarpo, E. Polycarpo, G. J. Pomery, S. Ponce, D. Popov, S. Popov, S. Poslavskii, K. Prasanth, L. Promberger, C. Prouvé, Kannam Sai Lakshmi Prasanth, H. Pullen, G. Punzi, W. Qian, Jia-Jia Qin, R. Quagliani, B. Quintana, N. V. Raab, R. I. Rabadán Trejo, B. Rachwał, Jonas Rademacker, M. Rama, M. Ramos Pernas, M. S. Rangel, F. Ratnikov, G. Raven, M. Reboud, F. Redi, F. Reiss, C. Remon Alepuz, Z. Ren, V. Renaudin, R. Ribatti, S. Ricciardi, K. Rinnert, P. Robbe, G. Robertson, A. B. Rodrigues, E. Rodrigues, J. A. Rodriguez Lopez, A. Rollings, P. Roloff, V. Romanovskiy, M. Romero Lamas, A. Romero Vidal, J. D. Roth, M. Rotondo, M. S. Rudolph, T. Ruf, J. Ruiz Vidal, A. Ryzhikov, J. Ryżka, J. J. Saborido Silva, N. Sagidova, N. Sahoo, B. Saitta, Matteo Salomoni, D. Sanchez Gonzalo, C. Sanchez Gras, R. Santacesaria, C. Santamarina Ríos, M. Santimaria, E. Santovetti, D. Saranin, G. Sarpis, M. Sarpis, A. Sarti, C. Satriano, A. Satta, M. Saur, D. Savrina, H. Sazak, L. G. Scantlebury Smead, S. Schael, M. Schellenberg, M. Schiller, H. Schindler, M. Schmelling, B. Schmidt, O. Schneider, A. Schopper, M. Schubiger, S. Schulte, M. H. Schune, R. Schwemmer, B. Sciascia, S. Sellam, A. Semennikov, M. S. Soares, A. Sergi, N. Serra, L. Sestini, A. Seuthe, P. Seyfert, Y. Shang, D. M. Shangase, M. Shapkin, I. Shchemerov, L. Shchutska, T. Shears, L. Shekhtman, Z. Shen, V. Shevchenko, E. B. Shields, E. Shmanin, J. D. Shupperd, B. G. Siddi, R. Silva Coutinho, G. Simi, S. Simone, N. Skidmore, T. Skwarnicki, M. Slater, I. Slazyk, J. C. Smallwood, J. G. Smeaton, A. Smetkina, E. Smith, M. Smith, A. Snoch, M. S. Soares, L. Soares Lavra, M. D. Sokoloff, F. J. P. Soler, A. Solovev, I. Solovyev, F. L. Souza De Almeida, L. De Paula, B. Spaan, E. Spadaro Norella, P. Spradlin, F. Stagni, M. Stahl, M. Stahl, P. Stefko, O. Steinkamp, O. Stenyakin, H. Stevens, S. Stone, M. E. Stramaglia, M. Straticiuc, D. Strekalina, F. Suljik, J. Sun, L. Sun, Y. Sun, P. Švihra, P. N. Swallow, K. Swientek, A. Szabelski, T. Szumlak, M. Szymanski, S. Taneja, F. Teubert, E. Thomas, K. A. Thomson, V. Tisserand, S. T’Jampens, M. Tobin, L. Tomassetti, D. Torres Machado, D. Y. Tou, M. T. Tran, E. Trifonova, C. Trippl, G. Tuci, A. Tully, Niels Tuning, A. Ukleja, D. J. Unverzagt, E. Ursov, A. Usachov, A. Ustyuzhanin, U. Uwer, A. Vagner, V. Vagnoni, A. Valassi, G. Valenti, N. Valls Canudas, M. van Beuzekom, M. Van Dijk, E. van Herwijnen, C. B. Van Hulse, M. van Veghel, R. Vazquez Gomez, P. Vázquez Regueiro, C. Vázquez Sierra, S. Vecchi, J. J. Velthuis, M. Veltri, A. Venkateswaran, M. Veronesi, M. Vesterinen, D. Vieira, M. Vieites Diaz, H. Viemann, X. Vilasis-Cardona, E. Vilella Figueras, P. Vincent, Dorothea Vom Bruch, A. Vorobyev, V. Vorobyev, K. Vos, R. Waldi, J. Walsh, C. Wang, Jing Wang, Jing Wang, Jing Wang, Jing Wang, M. Wang, Rui Wang, Y. Wang, Z. Wang, Z. Wang, H. M. Wark, N. K. Watson, S. G. Weber, D. Websdale, C. Weisser, B. D. C. Westhenry, D. J. White, M. Whitehead, D. Wiedner, G. Wilkinson, M. Wilkinson, I. Williams, M. Williams, M. Williams, F. F. Wilson, W. Wiślicki, M. Witek, L. Witola, G. Wormser, S. A. Wotton, H. Wu, K. Wyllie, Z. Xiang, D. Xiao, You Xie, A. Xu, Jing Xu, L. Xu, M. Xu, Q. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Di Yang, S. Yang, Y. Yang, Z. Yang, Z. Yang, Y. Yao, L. E. Yeomans, H. Yin, J. Yu, X. Yuan, O. Yushchenko, E. Zaffaroni, M. Zavertyaev, M. Zdybal, O. Zenaiev, M. Zeng, D. Zhang, L. Zhang, Shunan Zhang, Y. Zhang, Y. Zhang, A. Zhelezov, Y. Zheng, Xiaoyu Zhou, Y. Zhou, X. Zhu, Zhenhua Zhu, V. Zhukov, J. B. Zonneveld, Q. Zou, S. Zucchelli, D. Zuliani, G. Zunica - Nature Physics 2022 cited by 368

Abstract The standard model of particle physics currently provides our best description of fundamental particles and their interactions. The theory predicts that the different charged leptons, the electron, muon and tau, have identical electroweak interaction strengths. Previous measurements have shown that a wide range of particle decays are consistent with this principle of lepton universality. This article presents evidence for the breaking of lepton universality in beauty-quark decays, with a significance of 3.1 standard deviations, based on proton–proton collision data collected with the LHCb detector at CERN’s Large Hadron Collider. The measurements are of processes in which a beauty meson transforms into a strange meson with the emission of either an electron and a positron, or a muon and an antimuon. If confirmed by future measurements, this violation of lepton universality would imply physics beyond the standard model, such as a new fundamental interaction between quarks and leptons.