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Title: Simultaneous determination of CKM angle γ and charm mixing parameters
A bstract A combination of measurements sensitive to the CP violation angle γ of the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa unitarity triangle and to the charm mixing parameters that describe oscillations between D 0 and $$ \overline{D} $$ D ¯ 0 mesons is performed. Results from the charm and beauty sectors, based on data collected with the LHCb detector at CERN’s Large Hadron Collider, are combined for the first time. This method provides an improvement on the precision of the charm mixing parameter y by a factor of two with respect to the current world average. The charm mixing parameters are determined to be $$ x=\left({0.400}_{-0.053}^{+0.052}\right)\% $$ x = 0.400 − 0.053 + 0.052 % and y = $$ \left({0.630}_{-0.030}^{+0.033}\right)\% $$ 0.630 − 0.030 + 0.033 % . The angle γ is found to be γ = $$ \left({65.4}_{-4.2}^{+3.8}\right){}^{\circ} $$ 65.4 − 4.2 + 3.8 ° and is the most precise determination from a single experiment.  more » « less
Award ID(s):
1803004
PAR ID:
10343923
Author(s) / Creator(s):
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Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2021
Issue:
12
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. A bstract Using a data sample of 980 fb − 1 collected with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy e + e − collider, we study for the first time the singly Cabibbo-suppressed decays $$ {\Omega}_c^0\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+} $$ Ω c 0 → Ξ − π + and Ω − K + and the doubly Cabibbo-suppressed decay $$ {\Omega}_c^0\to {\Xi}^{-}{K}^{+} $$ Ω c 0 → Ξ − K + . Evidence for an $$ {\Omega}_c^0 $$ Ω c 0 signal in the $$ {\Omega}_c^0 $$ Ω c 0 → Ξ − π + mode is reported with a significance of 4 . 5 σ including systematic uncertainties. The ratio of branching fractions to the normalization mode $$ {\Omega}_c^0 $$ Ω c 0 → Ω − π + is measured to be $$ \mathcal{B}\left({\Omega}_c^0\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}\right)/\mathcal{B}\left({\Omega}_c^0\to {\Omega}^{-}{\pi}^{+}\right)=0.253\pm 0.052\left(\textrm{stat}.\right)\pm 0.030\left(\textrm{syst}.\right). $$ B Ω c 0 → Ξ − π + / B Ω c 0 → Ω − π + = 0.253 ± 0.052 stat . ± 0.030 syst . . No significant signals of $$ {\Omega}_c^0\to {\Xi}^{-}{K}^{+} $$ Ω c 0 → Ξ − K + and Ω − K + modes are found. The upper limits at 90% confidence level on ratios of branching fractions are determined to be $$ \mathcal{B}\left({\Omega}_c^0\to {\Xi}^{-}{K}^{+}\right)/\mathcal{B}\left({\Omega}_c^0\to {\Omega}^{-}{\pi}^{+}\right)<0.070 $$ B Ω c 0 → Ξ − K + / B Ω c 0 → Ω − π + < 0.070 and $$ \mathcal{B}\left({\Omega}_c^0\to {\Omega}^{-}{K}^{+}\right)/\mathcal{B}\left({\Omega}_c^0\to {\Omega}^{-}{\pi}^{+}\right)<0.29. $$ B Ω c 0 → Ω − K + / B Ω c 0 → Ω − π + < 0.29 . 
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  2. null (Ed.)
    A bstract The p T -differential production cross sections of prompt and non-prompt (produced in beauty-hadron decays) D mesons were measured by the ALICE experiment at midrapidity ( | y | < 0 . 5) in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ s = 5 . 02 TeV. The data sample used in the analysis corresponds to an integrated luminosity of (19 . 3 ± 0 . 4) nb − 1 . D mesons were reconstructed from their decays D 0 → K − π + , D + → K − π + π + , and $$ {\mathrm{D}}_{\mathrm{s}}^{+}\to \upphi {\uppi}^{+}\to {\mathrm{K}}^{-}{\mathrm{K}}^{+}{\uppi}^{+} $$ D s + → ϕ π + → K − K + π + and their charge conjugates. Compared to previous measurements in the same rapidity region, the cross sections of prompt D + and $$ {\mathrm{D}}_{\mathrm{s}}^{+} $$ D s + mesons have an extended p T coverage and total uncertainties reduced by a factor ranging from 1.05 to 1.6, depending on p T , allowing for a more precise determination of their p T -integrated cross sections. The results are well described by perturbative QCD calculations. The fragmentation fraction of heavy quarks to strange mesons divided by the one to non-strange mesons, f s / ( f u + f d ), is compatible for charm and beauty quarks and with previous measurements at different centre-of-mass energies and collision systems. The $$ \mathrm{b}\overline{\mathrm{b}} $$ b b ¯ production cross section per rapidity unit at midrapidity, estimated from non-prompt D-meson measurements, is $$ \mathrm{d}{\sigma}_{\mathrm{b}\overline{\mathrm{b}}}/\mathrm{d}y\left|{}_{\left|\mathrm{y}\right|<0.5}=34.5\pm 2.4{\left(\mathrm{stat}\right)}_{-2.9}^{+4.7}\left(\mathrm{tot}.\mathrm{syst}\right)\right. $$ d σ b b ¯ / d y y < 0.5 = 34.5 ± 2.4 stat − 2.9 + 4.7 tot . syst μb. It is compatible with previous measurements at the same centre-of-mass energy and with the cross section pre- dicted by perturbative QCD calculations. 
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  3. Abstract We investigate the rigidity of global minimizers u ≥ 0 u\ge 0 of the Alt-Phillips functional involving negative power potentials ∫ Ω ( ∣ ∇ u ∣ 2 + u − γ χ { u > 0 } ) d x , γ ∈ ( 0 , 2 ) , \mathop{\int }\limits_{\Omega }(| \nabla u{| }^{2}+{u}^{-\gamma }{\chi }_{\left\{u\gt 0\right\}}){\rm{d}}x,\hspace{1.0em}\gamma \in \left(0,2), when the exponent γ \gamma is close to the extremes of the admissible values. In particular, we show that global minimizers in R n {{\mathbb{R}}}^{n} are one-dimensional if γ \gamma is close to 2 and n ≤ 7 n\le 7 , or if γ \gamma is close to 0 and n ≤ 4 n\le 4 . 
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  4. A bstract Searches for CP violation in the two-body decays $$ {D}_{(s)}^{+}\to {h}^{+}{\pi}^0 $$ D s + → h + π 0 and $$ {D}_{(s)}^{+}\to {h}^{+}\eta $$ D s + → h + η (where h + denotes a π + or K + meson) are performed using pp collision data collected by the LHCb experiment corresponding to either 9 fb − 1 or 6 fb − 1 of integrated luminosity. The π 0 and η mesons are reconstructed using the e + e − γ final state, which can proceed as three-body decays π 0 → e + e − γ and η → e + e − γ , or via the two-body decays π 0 → γγ and η → γγ followed by a photon conversion. The measurements are made relative to the control modes $$ {D}_{(s)}^{+}\to {K}_{\mathrm{S}}^0{h}^{+} $$ D s + → K S 0 h + to cancel the production and detection asymmetries. The CP asymmetries are measured to be $$ {\displaystyle \begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {\pi}^{+}{\pi}^0\right)=\left(-1.3\pm 0.9\pm 0.6\right)\%,\\ {}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {K}^{+}{\pi}^0\right)=\left(-3.2\pm 4.7\pm 2.1\right)\%,\\ {}\begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {\pi}^{+}\eta \right)=\left(-0.2\pm 0.8\pm 0.4\right)\%,\\ {}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {K}^{+}\eta \right)=\left(-6\pm 10\pm 4\right)\%,\\ {}\begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}_s^{+}\to {K}^{+}{\pi}^0\right)=\left(-0.8\pm 3.9\pm 1.2\right)\%,\\ {}\begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}_s^{+}\to {\pi}^{+}\eta \right)=\left(0.8\pm 0.7\pm 0.5\right)\%,\\ {}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}_s^{+}\to {K}^{+}\eta \right)=\left(0.9\pm 3.7\pm 1.1\right)\%,\end{array}\end{array}\end{array}\end{array}} $$ A CP D + → π + π 0 = − 1.3 ± 0.9 ± 0.6 % , A CP D + → K + π 0 = − 3.2 ± 4.7 ± 2.1 % , A CP D + → π + η = − 0.2 ± 0.8 ± 0.4 % , A CP D + → K + η = − 6 ± 10 ± 4 % , A CP D s + → K + π 0 = − 0.8 ± 3.9 ± 1.2 % , A CP D s + → π + η = 0.8 ± 0.7 ± 0.5 % , A CP D s + → K + η = 0.9 ± 3.7 ± 1.1 % , where the first uncertainties are statistical and the second systematic. These results are consistent with no CP violation and mostly constitute the most precise measurements of $$ {\mathcal{A}}_{CP} $$ A CP in these decay modes to date. 
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  5. Abstract The multihadron decays $$ {\Lambda}_b^0 $$ Λ b 0 → D + pπ−π− and $$ {\Lambda}_b^0 $$ Λ b 0 → D * + pπ−π− are observed in data corresponding to an integrated luminosity of 3 fb − 1 , collected in proton-proton collisions at centre-of-mass energies of 7 and 8 TeV by the LHCb detector. Using the decay $$ {\Lambda}_b^0 $$ Λ b 0 → $$ {\Lambda}_c^{+} $$ Λ c + π + π − π − as a normalisation channel, the ratio of branching fractions is measured to be $$ \frac{\mathcal{B}\left({\Lambda}_b^0\to {D}^{+}p{\pi}^{-}{\pi}^{-}\right)}{\mathcal{B}\left({\Lambda}_b^0\to {\Lambda}_c^0{\pi}^{+}{\pi}^{-}{\pi}^{-}\right)}\times \frac{\mathcal{B}\left({D}^{+}\to {K}^{-}{\pi}^{+}{\pi}^{+}\right)}{\mathcal{B}\left({\Lambda}_c^0\to {pK}^{-}{\pi}^{-}\right)}=\left(5.35\pm 0.21\pm 0.16\right)\%, $$ B Λ b 0 → D + p π − π − B Λ b 0 → Λ c 0 π + π − π − × B D + → K − π + π + B Λ c 0 → pK − π − = 5.35 ± 0.21 ± 0.16 % , where the first uncertainty is statistical and the second systematic. The ratio of branching fractions for the $$ {\Lambda}_b^0 $$ Λ b 0 → D *+ pπ − π − and $$ {\Lambda}_b^0 $$ Λ b 0 → D + pπ − π − decays is found to be $$ \frac{\mathcal{B}\left({\Lambda}_b^0\to {D}^{\ast +}p{\pi}^{-}{\pi}^{-}\right)}{\mathcal{B}\left({\Lambda}_b^0\to {D}^{+}p{\pi}^{-}{\pi}^{-}\right)}\times \left(\mathcal{B}\left({D}^{\ast +}\to {D}^{+}{\pi}^0\right)+\mathcal{B}\left({D}^{\ast +}\to {D}^{+}\gamma \right)\right)=\left(61.3\pm 4.3\pm 4.0\right)\%. $$ B Λ b 0 → D ∗ + p π − π − B Λ b 0 → D + p π − π − × B D ∗ + → D + π 0 + B D ∗ + → D + γ = 61.3 ± 4.3 ± 4.0 % . 
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