The decay $\Lambda_b^0 \to \Lambda_c^+ p \overline{p} \pi^-$ is observed using $pp$ collision data collected with the LHCb detector at centre-of-mass energies of $\sqrt{s}=$ 7 and 8 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 3 $fb^{-1}$. The ratio of branching fractions between $\Lambda_b^0 \to \Lambda_c^+ p \overline{p} \pi^-$ and $\Lambda_b^0 \to \Lambda_c^+ \pi^-$ decays is measured to be \begin{equation*} \frac{\mathcal{B}(\Lambda_b^0 \to \Lambda_c^+ p \overline{p}\pi^-)}{\mathcal{B}(\Lambda_b^0 \to \Lambda_c^+ \pi^-)} = 0.0540 \pm 0.0023 \pm 0.0032. \end{equation*} Two resonant structures are observed in the $ \Lambda_c^+ \pi^-$ mass spectrum of the ${\Lambda_b^0 \to \Lambda_c^+ p\overline{p} \pi^-}$ decays, corresponding to the $\Sigma_c(2455)^0$ and $\Sigma_c^{*}(2520)^0$ states. The ratios of branching fractions with respect to the decay $\Lambda_b^0 \to \Lambda_c^+ p \overline{p} \pi^-$ are \begin{align*} \frac{\mathcal{B}(\Lambda_b^0 \to \Sigma_c^0 p\overline{p})\times\mathcal{B}(\Sigma_c^0\to \Lambda_c^+ \pi^-)}{\mathcal{B}(\Lambda_b^0 \to \Lambda_c^+ p \overline{p}\pi^-)} = 0.089\pm0.015\pm0.006, \frac{\mathcal{B}(\Lambda_b^0 \to \Sigma_c^{*0} p\overline{p})\times\mathcal{B}(\Sigma_c^{*0}\to \Lambda_c^+ \pi^-)}{\mathcal{B}(\Lambda_b^0 \to \Lambda_c^+ p \overline{p}\pi^-)} = 0.119\pm0.020\pm0.014. \end{align*} In all of the above results, the first uncertainty is statistical and the second is systematic. The phase space is also examined for the presence of dibaryon resonances. No evidence for such resonances is found. Comment: All figures and tables, along with any supplementary material and additional information, are available at https://lhcbproject.web.cern.ch/lhcbproject/Publications/LHCbProjectPublic/LHCb-PAPER-2018-005.html
Laboratoire de Physique de Clermont (LPC), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Clermont Auvergne (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Aix Marseille Université (AMU), Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE (UMR_7585)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP/Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique des Particules), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), LHCb, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne (UCA), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Laboratoire de Physique de Clermont ( LPC ), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Université Clermont Auvergne ( UCA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire ( LAL ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre de Physique des Particules de Marseille ( CPPM ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Aix Marseille Université ( AMU ), Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies ( LPNHE ), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules ( LAPP/Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique des Particules ), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Université Savoie Mont Blanc ( USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry] ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
The decay $\Lambda_b^0 \to \Lambda_c^+ p \overline{p} \pi^-$ is observed using $pp$ collision data collected with the LHCb detector at centre-of-mass energies of $\sqrt{s}=$ 7 and 8 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 3 $fb^{-1}$. The ratio of branching fractions between $\Lambda_b^0 \to \Lambda_c^+ p \overline{p} \pi^-$ and $\Lambda_b^0 \to \Lambda_c^+ \pi^-$ decays is measured to be \begin{equation*} \frac{\mathcal{B}(\Lambda_b^0 \to \Lambda_c^+ p \overline{p}\pi^-)}{\mathcal{B}(\Lambda_b^0 \to \Lambda_c^+ \pi^-)} = 0.0540 \pm 0.0023 \pm 0.0032. \end{equation*} Two resonant structures are observed in the $ \Lambda_c^+ \pi^-$ mass spectrum of the ${\Lambda_b^0 \to \Lambda_c^+ p\overline{p} \pi^-}$ decays, corresponding to the $\Sigma_c(2455)^0$ and $\Sigma_c^{*}(2520)^0$ states. The ratios of branching fractions with respect to the decay $\Lambda_b^0 \to \Lambda_c^+ p \overline{p} \pi^-$ are \begin{align*} \frac{\mathcal{B}(\Lambda_b^0 \to \Sigma_c^0 p\overline{p})\times\mathcal{B}(\Sigma_c^0\to \Lambda_c^+ \pi^-)}{\mathcal{B}(\Lambda_b^0 \to \Lambda_c^+ p \overline{p}\pi^-)} = 0.089\pm0.015\pm0.006, \frac{\mathcal{B}(\Lambda_b^0 \to \Sigma_c^{*0} p\overline{p})\times\mathcal{B}(\Sigma_c^{*0}\to \Lambda_c^+ \pi^-)}{\mathcal{B}(\Lambda_b^0 \to \Lambda_c^+ p \overline{p}\pi^-)} = 0.119\pm0.020\pm0.014. \end{align*} In all of the above results, the first uncertainty is statistical and the second is systematic. The phase space is also examined for the presence of dibaryon resonances. No evidence for such resonances is found. Comment: All figures and tables, along with any supplementary material and additional information, are available at https://lhcbproject.web.cern.ch/lhcbproject/Publications/LHCbProjectPublic/LHCb-PAPER-2018-005.html
