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Title: Search for CP violation in $$ {D}_{(s)}^{+}\to {h}^{+}{\pi}^0 $$ and $$ {D}_{(s)}^{+}\to {h}^{+}\eta $$ decays
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 $$ {\displaystyle \begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {\pi}^{+}{\pi}^0\right)=\left(-1.3\pm 0.9\pm 0.6\right)\%,\\ {}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {K}^{+}{\pi}^0\right)=\left(-3.2\pm 4.7\pm 2.1\right)\%,\\ {}\begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {\pi}^{+}\eta \right)=\left(-0.2\pm 0.8\pm 0.4\right)\%,\\ {}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {K}^{+}\eta \right)=\left(-6\pm 10\pm 4\right)\%,\\ {}\begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}_s^{+}\to {K}^{+}{\pi}^0\right)=\left(-0.8\pm 3.9\pm 1.2\right)\%,\\ {}\begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}_s^{+}\to {\pi}^{+}\eta \right)=\left(0.8\pm 0.7\pm 0.5\right)\%,\\ {}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}_s^{+}\to {K}^{+}\eta \right)=\left(0.9\pm 3.7\pm 1.1\right)\%,\end{array}\end{array}\end{array}\end{array}} $$ more » 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. « less
Authors:
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Award ID(s):
2102879
Publication Date:
NSF-PAR ID:
10349066
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2021
Issue:
6
ISSN:
1029-8479
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. A bstract We measure the branching fractions and CP asymmetries for the singly Cabibbo-suppressed decays D 0 → π + π − η , D 0 → K + K − η , and D 0 → ϕη , using 980 fb − 1 of data from the Belle experiment at the KEKB e + e − collider. We obtain $$ {\displaystyle \begin{array}{c}\mathcal{B}\left({D}^0\to {\pi}^{+}{\pi}^{-}\eta \right)=\left[1.22\pm 0.02\left(\mathrm{stat}\right)\pm 0.02\left(\mathrm{syst}\right)\pm 0.03\left({\mathcal{B}}_{\mathrm{ref}}\right)\right]\times {10}^{-3},\\ {}\mathcal{B}\left({D}^0\to {K}^{+}{K}^{-}\eta \right)=\left[{1.80}_{-0.06}^{+0.07}\left(\mathrm{stat}\right)\pm 0.04\left(\mathrm{syst}\right)\pm 0.05\left({\mathcal{B}}_{\mathrm{ref}}\right)\right]\times {10}^{-4},\\ {}\mathcal{B}\left({D}^0\to \phi \eta \right)=\left[1.84\pm 0.09\left(\mathrm{stat}\right)\pm 0.06\left(\mathrm{syst}\right)\pm 0.05\left({\mathcal{B}}_{\mathrm{ref}}\right)\right]\times {10}^{-4},\end{array}} $$ B D 0 → π + π − η = 1.22 ± 0.02 stat ± 0.02 syst ± 0.03 B ref × 10 − 3 , B D 0 → K + K − η = 1.80 − 0.06 + 0.07 stat ± 0.04 syst ± 0.05 B ref × 10 − 4 , B D 0 → ϕη = 1.84 ± 0.09 stat ± 0.06 syst ± 0.05 B ref × 10 − 4 , where the third uncertainty ( $$ \mathcal{B} $$ B ref ) is from the uncertainty in the branching fraction of the reference mode D 0 → K − π + η . The color-suppressed decay D 0 → ϕη ismore »observed for the first time, with very high significance. The results for the CP asymmetries are $$ {\displaystyle \begin{array}{c}{A}_{CP}\left({D}^0\ {\pi}^{+}{\pi}^{-}\eta \right)=\left[0.9\pm 1.2\left(\mathrm{stat}\right)\pm 0.5\left(\mathrm{syst}\right)\right]\%,\\ {}{A}_{CP}\left({D}^0\to {K}^{+}{K}^{-}\eta \right)=\left[-1.4\pm 3.3\left(\mathrm{stat}\right)\pm 1.1\left(\mathrm{syst}\right)\right]\%,\\ {} ACP\ \left({D}^0\to \phi \eta \right)=\left[-1.9\pm 4.4\left(\mathrm{stat}\right)\pm 0.6\left(\mathrm{syst}\right)\right]\%.\end{array}} $$ A CP D 0 π + π − η = 0.9 ± 1.2 stat ± 0.5 syst % , A CP D 0 → K + K − η = − 1.4 ± 3.3 stat ± 1.1 syst % , ACP D 0 → ϕη = − 1.9 ± 4.4 stat ± 0.6 syst % . The results for D 0 → π + π − η are a significant improvement over previous results. The branching fraction and A CP results for D 0 → K + K − η , and the ACP result for D 0 → ϕη , are the first such measurements. No evidence for CP violation is found in any of these decays.« less
  2. 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 the processes of $$ {\Xi}_c^0\to \Lambda {\overline{K}}^{\ast 0} $$ Ξ c 0 → Λ K ¯ ∗ 0 , $$ {\Xi}_c^0\to {\Sigma}^0{\overline{K}}^{\ast 0} $$ Ξ c 0 → Σ 0 K ¯ ∗ 0 , and $$ {\Xi}_c^0\to {\Sigma}^{+}{K}^{\ast -} $$ Ξ c 0 → Σ + K ∗ − for the first time. The relative branching ratios to the normalization mode of $$ {\Xi}_c^0\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+} $$ Ξ c 0 → Ξ − π + are measured to be $$ {\displaystyle \begin{array}{c}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to \Lambda {\overline{K}}^{\ast 0}\right)/\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}\right)=0.18\pm 0.02\left(\mathrm{stat}.\right)\pm 0.01\left(\mathrm{syst}.\right),\\ {}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Sigma}^0{\overline{K}}^{\ast 0}\right)/\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}\right)=0.69\pm 0.03\left(\mathrm{stat}.\right)\pm 0.03\left(\mathrm{syst}.\right),\\ {}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Sigma}^{+}{K}^{\ast -}\right)/\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}\right)=0.34\pm 0.06\left(\mathrm{stat}.\right)\pm 0.02\left(\mathrm{syst}.\right),\end{array}} $$ B Ξ c 0 → Λ K ¯ ∗ 0 / B Ξ c 0 → Ξ − π + = 0.18 ± 0.02 stat . ± 0.01 syst . , B Ξ c 0 → Σ 0 K ¯ ∗ 0 / B Ξ c 0 → Ξ − π + = 0.69 ± 0.03 stat . ± 0.03 syst . , B Ξ c 0 → Σ + K ∗more »− / B Ξ c 0 → Ξ − π + = 0.34 ± 0.06 stat . ± 0.02 syst . , where the uncertainties are statistical and systematic, respectively. We obtain $$ {\displaystyle \begin{array}{c}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to \Lambda {\overline{K}}^{\ast 0}\right)=\left(3.3\pm 0.3\left(\mathrm{stat}.\right)\pm 0.2\left(\mathrm{syst}.\right)\pm 1.0\left(\mathrm{ref}.\right)\right)\times {10}^{-3},\\ {}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Sigma}^0{\overline{K}}^{\ast 0}\right)=\left(12.4\pm 0.5\left(\mathrm{stat}.\right)\pm 0.5\left(\mathrm{syst}.\right)\pm 3.6\left(\mathrm{ref}.\right)\right)\times {10}^{-3},\\ {}\mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Sigma}^{+}{K}^{\ast 0}\right)=\left(6.1\pm 1.0\left(\mathrm{stat}.\right)\pm 0.4\left(\mathrm{syst}.\right)\pm 1.8\left(\mathrm{ref}.\right)\right)\times {10}^{-3},\end{array}} $$ B Ξ c 0 → Λ K ¯ ∗ 0 = 3.3 ± 0.3 stat . ± 0.2 syst . ± 1.0 ref . × 10 − 3 , B Ξ c 0 → Σ 0 K ¯ ∗ 0 = 12.4 ± 0.5 stat . ± 0.5 syst . ± 3.6 ref . × 10 − 3 , B Ξ c 0 → Σ + K ∗ 0 = 6.1 ± 1.0 stat . ± 0.4 syst . ± 1.8 ref . × 10 − 3 , where the uncertainties are statistical, systematic, and from $$ \mathcal{B}\left({\Xi}_c^0\to {\Xi}^{-}{\pi}^{+}\right) $$ B Ξ c 0 → Ξ − π + , respectively. The asymmetry parameters $$ \alpha \left({\Xi}_c^0\to \Lambda {\overline{K}}^{\ast 0}\right) $$ α Ξ c 0 → Λ K ¯ ∗ 0 and $$ \alpha \left({\Xi}_c^0\to {\Sigma}^{+}{K}^{\ast -}\right) $$ α Ξ c 0 → Σ + K ∗ − are 0 . 15 ± 0 . 22(stat . ) ± 0 . 04(syst . ) and − 0 . 52 ± 0 . 30(stat . ) ± 0 . 02(syst . ), respectively, where the uncertainties are statistical followed by systematic.« less
  3. 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 −more »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 % .« less
  4. A bstract We present the first measurement of the branching fraction of the singly Cabibbo-suppressed (SCS) decay $$ {\Lambda}_c^{+} $$ Λ c + → pη ′ with η ′ → ηπ + π − , using a data sample corresponding to an integrated luminosity of 981 fb − 1 , collected by the Belle detector at the KEKB e + e − asymmetric-energy collider. A significant $$ {\Lambda}_c^{+} $$ Λ c + → pη ′ signal is observed for the first time with a signal significance of 5.4 σ . The relative branching fraction with respect to the normalization mode $$ {\Lambda}_c^{+} $$ Λ c + → pK − π + is measured to be $$ \frac{\mathcal{B}\left({\Lambda}_c^{+}\to p\eta^{\prime}\right)}{\mathcal{B}\left({\Lambda}_c^{+}\to {pK}^{-}{\pi}^{+}\right)}=\left(7.54\pm 1.32\pm 0.73\right)\times {10}^{-3}, $$ B Λ c + → pη ′ B Λ c + → pK − π + = 7.54 ± 1.32 ± 0.73 × 10 − 3 , where the uncertainties are statistical and systematic, respectively. Using the world-average value of $$ \mathcal{B}\left({\Lambda}_c^{+}\to {pK}^{-}{\pi}^{+}\right) $$ B Λ c + → pK − π + = (6 . 28 ± 0 . 32) × 10 − 2 , we obtain $$ \mathcal{B}\left({\Lambda}_c^{+}\to p\eta^{\prime}\right)=\left(4.73\pm 0.82\pm 0.46\pm 0.24\right)\times {10}^{-4}, $$ Bmore »Λ c + → pη ′ = 4.73 ± 0.82 ± 0.46 ± 0.24 × 10 − 4 , where the uncertainties are statistical, systematic, and from $$ \mathcal{B}\left({\Lambda}_c^{+}\to {pK}^{-}{\pi}^{+}\right) $$ B Λ c + → pK − π + , respectively.« less
  5. A bstract Measurements of CP observables in B ± → D (*) K ± and B ± → D (*) π ± decays are presented, where D (∗) indicates a neutral D or D ∗ meson that is an admixture of meson and anti-meson states. Decays of the D (∗) meson to the Dπ 0 and Dγ final states are partially reconstructed without inclusion of the neutral pion or photon. Decays of the D meson are reconstructed in the K ± π ∓ , K + K − , and π + π − final states. The analysis uses a sample of charged B mesons produced in proton-proton collisions and collected with the LHCb experiment, corresponding to integrated luminosities of 2.0, 1.0, and 5.7 fb − 1 taken at centre-of-mass energies of 7, 8, and 13 TeV, respectively. The measurements of partially reconstructed B ± → D (*) K ± and B ± → D (∗) π ± with D → K ∓ π ± decays are the first of their kind, and a first observation of the B ± → $$ {\left(D{\pi}^0\right)}_{D^{\ast }}{\pi}^{\pm } $$ D π 0 D ∗ π ± decay is made with a significance ofmore »6.1 standard deviations. All CP observables are measured with world-best precision, and in combination with other LHCb results will provide strong constraints on the CKM angle γ .« less