First observation of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">Λ</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>*</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>*</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>−</mml:mo></mml:msup></mml:math> decays

The four decays, <a:math xmlns:a="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><a:msubsup><a:mi mathvariant="normal">Λ</a:mi><a:mi>b</a:mi><a:mn>0</a:mn></a:msubsup><a:mo stretchy="false">→</a:mo><a:mrow><a:msubsup><a:mi mathvariant="normal">Σ</a:mi><a:mi>c</a:mi><a:mrow><a:mo stretchy="false">(</a:mo><a:mo>*</a:mo><a:mo stretchy="false">)</a:mo><a:mo>+</a:mo><a:mo>+</a:mo></a:mrow></a:msubsup><a:msup><a:mi>D</a:mi><a:mrow><a:mo stretchy="false">(</a:mo><a:mo>*</a:mo><a:mo stretchy="false">)</a:mo><a:mo>−</a:mo></a:mrow></a:msup><a:msup><a:mi>K</a:mi><a:mo>−</a:mo></a:msup></a:mrow></a:math>, are observed for the first time using proton-proton collision data collected with the LHCb detector at a center-of-mass energy of 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of <j:math xmlns:j="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><j:mn>6</j:mn><j:mtext> </j:mtext><j:mtext> </j:mtext><j:msup><j:mi>fb</j:mi><j:mrow><j:mo>−</j:mo><j:mn>1</j:mn></j:mrow></j:msup></j:math>. By considering the <l:math xmlns:l="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><l:msubsup><l:mi mathvariant="normal">Λ</l:mi><l:mi>b</l:mi><l:mn>0</l:mn></l:msubsup><l:mo stretchy="false">→</l:mo><l:mrow><l:msubsup><l:mi mathvariant="normal">Λ</l:mi><l:mi>c</l:mi><l:mo>+</l:mo></l:msubsup><l:msup><l:mover accent="true"><l:mi>D</l:mi><l:mo stretchy="false">¯</l:mo></l:mover><l:mn>0</l:mn></l:msup><l:msup><l:mi>K</l:mi><l:mo>−</l:mo></l:msup></l:mrow></l:math> decay as reference channel, the following branching fraction ratios are measured to be <s:math xmlns:s="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><s:mrow><s:mfrac><s:mrow><s:mi mathvariant="script">B</s:mi><s:mrow><s:mo stretchy="false">(</s:mo><s:msubsup><s:mrow><s:mi mathvariant="normal">Λ</s:mi></s:mrow><s:mrow><s:mi>b</s:mi></s:mrow><s:mn>0</s:mn></s:msubsup><s:mo stretchy="false">→</s:mo><s:mrow><s:msubsup><s:mrow><s:mi mathvariant="normal">Σ</s:mi></s:mrow><s:mrow><s:mi>c</s:mi></s:mrow><s:mrow><s:mo stretchy="false">+</s:mo><s:mo stretchy="false">+</s:mo></s:mrow></s:msubsup><s:msup><s:mrow><s:mi>D</s:mi></s:mrow><s:mrow><s:mo stretchy="false">−</s:mo></s:mrow></s:msup><s:msup><s:mrow><s:mi>K</s:mi></s:mrow><s:mrow><s:mo stretchy="false">−</s:mo></s:mrow></s:msup></s:mrow><s:mo stretchy="false">)</s:mo></s:mrow></s:mrow><s:mrow><s:mi mathvariant="script">B</s:mi><s:mrow><s:mo stretchy="false">(</s:mo><s:msubsup><s:mrow><s:mi mathvariant="normal">Λ</s:mi></s:mrow><s:mrow><s:mi>b</s:mi></s:mrow><s:mn>0</s:mn></s:msubsup><s:mo stretchy="false">→</s:mo><s:mrow><s:msubsup><s:mrow><s:mi mathvariant="normal">Λ</s:mi></s:mrow><s:mrow><s:mi>c</s:mi></s:mrow><s:mrow><s:mo stretchy="false">+</s:mo></s:mrow></s:msubsup><s:msup><s:mrow><s:mover accent="true"><s:mrow><s:mi>D</s:mi></s:mrow><s:mrow><s:mo stretchy="false">¯</s:mo></s:mrow></s:mover></s:mrow><s:mn>0</s:mn></s:msup><s:msup><s:mrow><s:mi>K</s:mi></s:mrow><s:mrow><s:mo stretchy="false">−</s:mo></s:mrow></s:msup></s:mrow><s:mo stretchy="false">)</s:mo></s:mrow></s:mrow></s:mfrac><s:mo>=</s:mo><s:mn>0.282</s:mn><s:mo>±</s:mo><s:mn>0.016</s:mn><s:mo>±</s:mo><s:mn>0.016</s:mn><s:mo>±</s:mo><s:mspace linebreak="goodbreak"/><s:mn>0.005</s:mn></s:mrow></s:math>, <pb:math xmlns:pb="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><pb:mrow><pb:mfrac><pb:mrow><pb:mi mathvariant="script">B</pb:mi><pb:mo stretchy="false">(</pb:mo><pb:msubsup><pb:mrow><pb:mi mathvariant="normal">Λ</pb:mi></pb:mrow><pb:mrow><pb:mi>b</pb:mi></pb:mrow><pb:mn>0</pb:mn></pb:msubsup><pb:mo stretchy="false">→</pb:mo><pb:mrow><pb:msubsup><pb:mrow><pb:mi mathvariant="normal">Σ</pb:mi></pb:mrow><pb:mrow><pb:mi>c</pb:mi></pb:mrow><pb:mrow><pb:mo stretchy="false">*</pb:mo><pb:mo stretchy="false">+</pb:mo><pb:mo stretchy="false">+</pb:mo></pb:mrow></pb:msubsup><pb:msup><pb:mrow><pb:mi>D</pb:mi></pb:mrow><pb:mrow><pb:mo stretchy="false">−</pb:mo></pb:mrow></pb:msup><pb:msup><pb:mrow><pb:mi>K</pb:mi></pb:mrow><pb:mrow><pb:mo stretchy="false">−</pb:mo></pb:mrow></pb:msup></pb:mrow><pb:mo stretchy="false">)</pb:mo></pb:mrow><pb:mrow><pb:mi mathvariant="script">B</pb:mi><pb:mo stretchy="false">(</pb:mo><pb:msubsup><pb:mrow><pb:mi mathvariant="normal">Λ</pb:mi></pb:mrow><pb:mrow><pb:mi>b</pb:mi></pb:mrow><pb:mn>0</pb:mn></pb:msubsup><pb:mo stretchy="false">→</pb:mo><pb:mrow><pb:msubsup><pb:mrow><pb:mi mathvariant="normal">Σ</pb:mi></pb:mrow><pb:mrow><pb:mi>c</pb:mi></pb:mrow><pb:mrow><pb:mo stretchy="false">+</pb:mo><pb:mo stretchy="false">+</pb:mo></pb:mrow></pb:msubsup><pb:msup><pb:mrow><pb:mi>D</pb:mi></pb:mrow><pb:mrow><pb:mo stretchy="false">−</pb:mo></pb:mrow></pb:msup><pb:msup><pb:mrow><pb:mi>K</pb:mi></pb:mrow><pb:mrow><pb:mo stretchy="false">−</pb:mo></pb:mrow></pb:msup></pb:mrow><pb:mo stretchy="false">)</pb:mo></pb:mrow></pb:mfrac><pb:mo>=</pb:mo><pb:mn>0.460</pb:mn><pb:mo>±</pb:mo><pb:mn>0.052</pb:mn><pb:mo>±</pb:mo><pb:mn>0.028</pb:mn></pb:mrow></pb:math>, <mc:math xmlns:mc="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mc:mrow><mc:mfrac><mc:mrow><mc:mi mathvariant="script">B</mc:mi><mc:mo stretchy="false">(</mc:mo><mc:msubsup><mc:mrow><mc:mi mathvariant="normal">Λ</mc:mi></mc:mrow><mc:mrow><mc:mi>b</mc:mi></mc:mrow><mc:mn>0</mc:mn></mc:msubsup><mc:mo stretchy="false">→</mc:mo><mc:mrow><mc:msubsup><mc:mrow><mc:mi mathvariant="normal">Σ</mc:mi></mc:mrow><mc:mrow><mc:mi>c</mc:mi></mc:mrow><mc:mrow><mc:mo stretchy="false">+</mc:mo><mc:mo stretchy="false">+</mc:mo></mc:mrow></mc:msubsup><mc:msup><mc:mrow><mc:mi>D</mc:mi></mc:mrow><mc:mrow><mc:mo stretchy="false">*</mc:mo><mc:mo stretchy="false">−</mc:mo></mc:mrow></mc:msup><mc:msup><mc:mrow><mc:mi>K</mc:mi></mc:mrow><mc:mrow><mc:mo stretchy="false">−</mc:mo></mc:mrow></mc:msup></mc:mrow><mc:mo stretchy="false">)</mc:mo></mc:mrow><mc:mrow><mc:mi mathvariant="script">B</mc:mi><mc:mo stretchy="false">(</mc:mo><mc:msubsup><mc:mrow><mc:mi mathvariant="normal">Λ</mc:mi></mc:mrow><mc:mrow><mc:mi>b</mc:mi></mc:mrow><mc:mn>0</mc:mn></mc:msubsup><mc:mo stretchy="false">→</mc:mo><mc:mrow><mc:msubsup><mc:mrow><mc:mi mathvariant="normal">Σ</mc:mi></mc:mrow><mc:mrow><mc:mi>c</mc:mi></mc:mrow><mc:mrow><mc:mo stretchy="false">+</mc:mo><mc:mo stretchy="false">+</mc:mo></mc:mrow></mc:msubsup><mc:msup><mc:mrow><mc:mi>D</mc:mi></mc:mrow><mc:mrow><mc:mo stretchy="false">−</mc:mo></mc:mrow></mc:msup><mc:msup><mc:mrow><mc:mi>K</mc:mi></mc:mrow><mc:mrow><mc:mo stretchy="false">−</mc:mo></mc:mrow></mc:msup></mc:mrow><mc:mo stretchy="false">)</mc:mo></mc:mrow></mc:mfrac><mc:mo>=</mc:mo><mc:mn>2.261</mc:mn><mc:mo>±</mc:mo><mc:mn>0.202</mc:mn><mc:mo>±</mc:mo><mc:mn>0.129</mc:mn><mc:mo>±</mc:mo><mc:mn>0.046</mc:mn></mc:mrow></mc:math>, <jd:math xmlns:jd="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><jd:mrow><jd:mfrac><jd:mrow><jd:mi mathvariant="script">B</jd:mi><jd:mo stretchy="false">(</jd:mo><jd:msubsup><jd:mrow><jd:mi mathvariant="normal">Λ</jd:mi></jd:mrow><jd:mrow><jd:mi>b</jd:mi></jd:mrow><jd:mn>0</jd:mn></jd:msubsup><jd:mo stretchy="false">→</jd:mo><jd:mrow><jd:msubsup><jd:mrow><jd:mi mathvariant="normal">Σ</jd:mi></jd:mrow><jd:mrow><jd:mi>c</jd:mi></jd:mrow><jd:mrow><jd:mo stretchy="false">*</jd:mo><jd:mo stretchy="false">+</jd:mo><jd:mo stretchy="false">+</jd:mo></jd:mrow></jd:msubsup><jd:msup><jd:mrow><jd:mi>D</jd:mi></jd:mrow><jd:mrow><jd:mo stretchy="false">*</jd:mo><jd:mo stretchy="false">−</jd:mo></jd:mrow></jd:msup><jd:msup><jd:mrow><jd:mi>K</jd:mi></jd:mrow><jd:mrow><jd:mo stretchy="false">−</jd:mo></jd:mrow></jd:msup></jd:mrow><jd:mo stretchy="false">)</jd:mo></jd:mrow><jd:mrow><jd:mi mathvariant="script">B</jd:mi><jd:mo stretchy="false">(</jd:mo><jd:msubsup><jd:mrow><jd:mi mathvariant="normal">Λ</jd:mi></jd:mrow><jd:mrow><jd:mi>b</jd:mi></jd:mrow><jd:mn>0</jd:mn></jd:msubsup><jd:mo stretchy="false">→</jd:mo><jd:mrow><jd:msubsup><jd:mrow><jd:mi mathvariant="normal">Σ</jd:mi></jd:mrow><jd:mrow><jd:mi>c</jd:mi></jd:mrow><jd:mrow><jd:mo stretchy="false">+</jd:mo><jd:mo stretchy="false">+</jd:mo></jd:mrow></jd:msubsup><jd:msup><jd:mrow><jd:mi>D</jd:mi></jd:mrow><jd:mrow><jd:mo stretchy="false">−</jd:mo></jd:mrow></jd:msup><jd:msup><jd:mrow><jd:mi>K</jd:mi></jd:mrow><jd:mrow><jd:mo stretchy="false">−</jd:mo></jd:mrow></jd:msup></jd:mrow><jd:mo stretchy="false">)</jd:mo></jd:mrow></jd:mfrac><jd:mo>=</jd:mo><jd:mn>0.896</jd:mn><jd:mo>±</jd:mo><jd:mn>0.137</jd:mn><jd:mo>±</jd:mo><jd:mn>0.066</jd:mn><jd:mo>±</jd:mo><jd:mn>0.018</jd:mn></jd:mrow></jd:math>, where the first uncertainties are statistical, the second are systematic, and the third are due to uncertainties in the branching fractions of intermediate particle decays. These initial observations mark the beginning of pentaquark searches in these modes, with more datasets to become available following the LHCb upgrade. © 2024 CERN, for the LHCb Collaboration 2024 CERN