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Test of lepton universality in beauty-quark decays

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LHCb collaboration, Aaij, R., Beteta, C. Abellán, Ackernley, T., Adeva, B., Adinolfi, M., Afsharnia, H., Aidala, C. A., Aiola, S., Ajaltouni, Z., Akar, S., Albrecht, J., Alessio, F., Alexander, M., Albero, A. Alfonso, Aliouche, Z., Alkhazov, G., Cartelle, P. Alvarez, Amato, S., Amhis, Y., An, L., Anderlini, L., Andreianov, A., Andreotti, M., Archilli, F., Artamonov, A., Artuso, M., Arzymatov, K., Aslanides, E., Atzeni, M., Audurier, B., Bachmann, S., Bachmayer, M., Back, J. J., Rodriguez, P. Baladron, Balagura, V., Baldini, W., Leite, J. Baptista, Barlow, R. J., Barsuk, S., Barter, W., Bartolini, M., Baryshnikov, F., Basels, J. M., Bassi, G., Batsukh, B., Battig, A., Bay, A., Becker, M., Bedeschi, F., Bediaga, I., Beiter, A., Belavin, V., Belin, S., Bellee, V., Belous, K., Belov, I., Belyaev, I., Bencivenni, G., Ben-Haim, E., Berezhnoy, A., Bernet, R., Berninghoff, D., Bernstein, H. 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DOI 10.1038/s41567-021-01478-8
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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.

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Authors
LHCb collaboration, Aaij, R., Beteta, C. A., Ackernley, T., Adeva, B., Adinolfi, M., Afsharnia, H., Aidala, C. A., Aiola, S., Ajaltouni, Z., Akar, S., Albrecht, J., Alessio, F., Alexander, M., Albero, A. A., Aliouche, Z., Alkhazov, G., Cartelle, P. A., Amato, S., Amhis, Y., An, L., Anderlini, L., Andreianov, A., Andreotti, M., Archilli, F., Artamonov, A., Artuso, M., Arzymatov, K., Aslanides, E., Atzeni, M., Audurier, B., Bachmann, S., Bachmayer, M., Back, J. J., Rodriguez, P. B., Balagura, V., Baldini, W., Leite, J. B., Barlow, R. J., Barsuk, S., Barter, W., Bartolini, M., Baryshnikov, F., Basels, J. M., Bassi, G., Batsukh, B., Battig, A., Bay, A., Becker, M., Bedeschi, F., Bediaga, I., Beiter, A., Belavin, V., Belin, S., Bellee, V., Belous, K., Belov, I., Belyaev, I., Bencivenni, G., Ben-Haim, E., Berezhnoy, A., Bernet, R., Berninghoff, D., Bernstein, H. C., Bertella, C., Bertolin, A., Betancourt, C., Betti, F., Bezshyiko, I., Bhasin, S., Bhom, J., Bian, L., Bieker, M. 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Venue
Nature Physics
Publisher
Springer Science and Business Media LLC
Published
2022-03
Volume
18
Issue
3
Pages
277-282
ISSN
  • 1745-2473 (ISSN-L)
  • 1745-2481
DOI
10.1038/s41567-021-01478-8
OpenAlex
W4220965973
Cited by
426
References
34
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Type
journal article
Language
en
Open access
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CoChat. (2026). Citation check: Test of lepton universality in beauty-quark decays. https://app.cochat.ai/papers/10.1038/s41567-021-01478-8
The paper
LHCb collaboration, Aaij, R., Beteta, C. A., Ackernley, T., Adeva, B., Adinolfi, M., Afsharnia, H., Aidala, C. A., Aiola, S., Ajaltouni, Z., Akar, S., Albrecht, J., Alessio, F., Alexander, M., Albero, A. A., Aliouche, Z., Alkhazov, G., Cartelle, P. A., Amato, S., . . . Zunica, G. (2022). Test of lepton universality in beauty-quark decays. Nature Physics. https://doi.org/10.1038/s41567-021-01478-8

Data sources

Bibliographic data: Semantic Scholar, OpenAlex, Crossref.

Contains information from the Semantic Scholar Academic Graph Datasets, made available under the ODC Attribution License (ODC-BY 1.0).

Semantic Scholar’s data is described in: Kinney, R., et al. (2023). The Semantic Scholar Open Data Platform. arXiv:2301.10140.