Search for CP violation in $$ {D}_{(s)}^{+}\to {h}^{+}{\pi}^0 $$ and $$ {D}_{(s)}^{+}\to {h}^{+}\eta $$ decays



Aaij, R, Abellán Beteta, C, Ackernley, T, Adeva, B, Adinolfi, M, Afsharnia, H, Aidala, CA, Aiola, S, Ajaltouni, Z, Akar, S
et al (show 945 more authors) (2021) Search for CP violation in $$ {D}_{(s)}^{+}\to {h}^{+}{\pi}^0 $$ and $$ {D}_{(s)}^{+}\to {h}^{+}\eta $$ decays. Journal of High Energy Physics, 2021 (6).

[img] Text
2103.11058v2.pdf - Accepted Version

Download (1MB) | Preview

Abstract

<jats:title>A<jats:sc>bstract</jats:sc> </jats:title><jats:p>Searches for <jats:italic>CP</jats:italic> violation in the two-body decays <jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$ {D}_{(s)}^{+}\to {h}^{+}{\pi}^0 $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msubsup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mi>s</mml:mi> </mml:mfenced> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>h</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>π</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msup> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> and <jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$ {D}_{(s)}^{+}\to {h}^{+}\eta $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msubsup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mi>s</mml:mi> </mml:mfenced> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>h</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:mi>η</mml:mi> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> (where <jats:italic>h</jats:italic><jats:sup>+</jats:sup> denotes a <jats:italic>π</jats:italic><jats:sup>+</jats:sup> or <jats:italic>K</jats:italic><jats:sup>+</jats:sup> meson) are performed using <jats:italic>pp</jats:italic> collision data collected by the LHCb experiment corresponding to either 9 fb<jats:sup><jats:italic>−</jats:italic>1</jats:sup> or 6 fb<jats:sup><jats:italic>−</jats:italic>1</jats:sup> of integrated luminosity. The <jats:italic>π</jats:italic><jats:sup>0</jats:sup> and <jats:italic>η</jats:italic> mesons are reconstructed using the <jats:italic>e</jats:italic><jats:sup>+</jats:sup><jats:italic>e</jats:italic><jats:sup><jats:italic>−</jats:italic></jats:sup><jats:italic>γ</jats:italic> final state, which can proceed as three-body decays <jats:italic>π</jats:italic><jats:sup>0</jats:sup><jats:italic>→ e</jats:italic><jats:sup>+</jats:sup><jats:italic>e</jats:italic><jats:sup><jats:italic>−</jats:italic></jats:sup><jats:italic>γ</jats:italic> and <jats:italic>η → e</jats:italic><jats:sup>+</jats:sup><jats:italic>e</jats:italic><jats:sup><jats:italic>−</jats:italic></jats:sup><jats:italic>γ</jats:italic>, or via the two-body decays <jats:italic>π</jats:italic><jats:sup>0</jats:sup><jats:italic>→ γγ</jats:italic> and <jats:italic>η → γγ</jats:italic> followed by a photon conversion. The measurements are made relative to the control modes <jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$ {D}_{(s)}^{+}\to {K}_{\mathrm{S}}^0{h}^{+} $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msubsup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mi>s</mml:mi> </mml:mfenced> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mi>K</mml:mi> <mml:mi>S</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msubsup> <mml:msup> <mml:mi>h</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> to cancel the production and detection asymmetries. The <jats:italic>CP</jats:italic> asymmetries are measured to be<jats:disp-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$ {\displaystyle \begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {\pi}^{+}{\pi}^0\right)=\left(-1.3\pm 0.9\pm 0.6\right)\%,\\ {}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {K}^{+}{\pi}^0\right)=\left(-3.2\pm 4.7\pm 2.1\right)\%,\\ {}\begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {\pi}^{+}\eta \right)=\left(-0.2\pm 0.8\pm 0.4\right)\%,\\ {}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {K}^{+}\eta \right)=\left(-6\pm 10\pm 4\right)\%,\\ {}\begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}_s^{+}\to {K}^{+}{\pi}^0\right)=\left(-0.8\pm 3.9\pm 1.2\right)\%,\\ {}\begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}_s^{+}\to {\pi}^{+}\eta \right)=\left(0.8\pm 0.7\pm 0.5\right)\%,\\ {}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}_s^{+}\to {K}^{+}\eta \right)=\left(0.9\pm 3.7\pm 1.1\right)\%,\end{array}\end{array}\end{array}\end{array}} $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mtable> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mi>A</mml:mi> <mml:mi>CP</mml:mi> </mml:msub> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>π</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>π</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1.3</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.9</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.6</mml:mn> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>%</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mi>A</mml:mi> <mml:mi>CP</mml:mi> </mml:msub> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>K</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>π</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>3.2</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>4.7</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>2.1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>%</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:mtable> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mi>A</mml:mi> <mml:mi>CP</mml:mi> </mml:msub> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>π</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:mi>η</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.2</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.8</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>%</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mi>A</mml:mi> <mml:mi>CP</mml:mi> </mml:msub> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>K</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:mi>η</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>6</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>%</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:mtable> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mi>A</mml:mi> <mml:mi>CP</mml:mi> </mml:msub> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mi>s</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>K</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>π</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.8</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>3.9</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>1.2</mml:mn> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>%</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:mtable> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mi>A</mml:mi> <mml:mi>CP</mml:mi> </mml:msub> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mi>s</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>π</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:mi>η</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mn>0.8</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.7</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.5</mml:mn> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>%</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mi>A</mml:mi> <mml:mi>CP</mml:mi> </mml:msub> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mi>s</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>K</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:mi>η</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mn>0.9</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>3.7</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>1.1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>%</mml:mo> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math></jats:alternatives></jats:disp-formula></jats:p><jats:p>where the first uncertainties are statistical and the second systematic. These results are consistent with no <jats:italic>CP</jats:italic> violation and mostly constitute the most precise measurements of <jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$ {\mathcal{A}}_{CP} $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>A</mml:mi> <mml:mi>CP</mml:mi> </mml:msub> </mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> in these decay modes to date.</jats:p>

Item Type: Article
Divisions: Faculty of Science and Engineering > School of Physical Sciences
Depositing User: Symplectic Admin
Date Deposited: 02 Sep 2021 09:06
Last Modified: 25 Oct 2021 07:28
DOI: 10.1007/jhep06(2021)019
URI: https://livrepository.liverpool.ac.uk/id/eprint/3134980