European Physical Journal C: Particles and Fields (Nov 2022)

Improved measurement of the strong-phase difference $$\delta _D^{K\pi }$$ δ D K π in quantum-correlated $$D{\bar{D}}$$ D D ¯ decays

  • M. Ablikim,
  • M. N. Achasov,
  • P. Adlarson,
  • M. Albrecht,
  • R. Aliberti,
  • A. Amoroso,
  • M. R. An,
  • Q. An,
  • X. H. Bai,
  • Y. Bai,
  • O. Bakina,
  • R. Baldini Ferroli,
  • I. Balossino,
  • Y. Ban,
  • V. Batozskaya,
  • D. Becker,
  • K. Begzsuren,
  • N. Berger,
  • M. Bertani,
  • D. Bettoni,
  • F. Bianchi,
  • J. Bloms,
  • A. Bortone,
  • I. Boyko,
  • R. A. Briere,
  • A. Brueggemann,
  • H. Cai,
  • X. Cai,
  • A. Calcaterra,
  • G. F. Cao,
  • N. Cao,
  • S. A. Cetin,
  • J. F. Chang,
  • W. L. Chang,
  • G. Chelkov,
  • C. Chen,
  • Chao Chen,
  • G. Chen,
  • H. S. Chen,
  • M. L. Chen,
  • S. J. Chen,
  • S. M. Chen,
  • T. Chen,
  • X. R. Chen,
  • X. T. Chen,
  • Y. B. Chen,
  • Z. J. Chen,
  • W. S. Cheng,
  • S. K. Choi,
  • X. Chu,
  • G. Cibinetto,
  • F. Cossio,
  • J. J. Cui,
  • H. L. Dai,
  • J. P. Dai,
  • A. Dbeyssi,
  • R. E. de Boer,
  • D. Dedovich,
  • Z. Y. Deng,
  • A. Denig,
  • I. Denysenko,
  • M. Destefanis,
  • F. De Mori,
  • Y. Ding,
  • J. Dong,
  • L. Y. Dong,
  • M. Y. Dong,
  • X. Dong,
  • S. X. Du,
  • P. Egorov,
  • Y. L. Fan,
  • J. Fang,
  • S. S. Fang,
  • W. X. Fang,
  • Y. Fang,
  • R. Farinelli,
  • L. Fava,
  • F. Feldbauer,
  • G. Felici,
  • C. Q. Feng,
  • J. H. Feng,
  • K Fischer,
  • M. Fritsch,
  • C. Fritzsch,
  • C. D. Fu,
  • H. Gao,
  • Y. N. Gao,
  • Yang Gao,
  • S. Garbolino,
  • I. Garzia,
  • P. T. Ge,
  • Z. W. Ge,
  • C. Geng,
  • E. M. Gersabeck,
  • A Gilman,
  • L. Gong,
  • W. X. Gong,
  • W. Gradl,
  • M. Greco,
  • L. M. Gu,
  • M. H. Gu,
  • Y. T. Gu,
  • C. Y Guan,
  • A. Q. Guo,
  • L. B. Guo,
  • R. P. Guo,
  • Y. P. Guo,
  • A. Guskov,
  • T. T. Han,
  • W. Y. Han,
  • X. Q. Hao,
  • F. A. Harris,
  • K. K. He,
  • K. L. He,
  • F. H. Heinsius,
  • C. H. Heinz,
  • Y. K. Heng,
  • C. Herold,
  • Himmelreich,
  • G. Y. Hou,
  • Y. R. Hou,
  • Z. L. Hou,
  • H. M. Hu,
  • J. F. Hu,
  • T. Hu,
  • Y. Hu,
  • G. S. Huang,
  • K. X. Huang,
  • L. Q. Huang,
  • L. Q. Huang,
  • X. T. Huang,
  • Y. P. Huang,
  • Z. Huang,
  • T. Hussain,
  • N Hüsken,
  • W. Imoehl,
  • M. Irshad,
  • J. Jackson,
  • S. Jaeger,
  • S. Janchiv,
  • E. Jang,
  • J. H. Jeong,
  • Q. Ji,
  • Q. P. Ji,
  • X. B. Ji,
  • X. L. Ji,
  • Y. Y. Ji,
  • Z. K. Jia,
  • H. B. Jiang,
  • S. S. Jiang,
  • X. S. Jiang,
  • Y. Jiang,
  • J. B. Jiao,
  • Z. Jiao,
  • S. Jin,
  • Y. Jin,
  • M. Q. Jing,
  • T. Johansson,
  • N. Kalantar-Nayestanaki,
  • X. S. Kang,
  • R. Kappert,
  • M. Kavatsyuk,
  • B. C. Ke,
  • I. K. Keshk,
  • A. Khoukaz,
  • P. Kiese,
  • R. Kiuchi,
  • L. Koch,
  • O. B. Kolcu,
  • B. Kopf,
  • M. Kuemmel,
  • M. Kuessner,
  • A. Kupsc,
  • W. Kühn,
  • J. J. Lane,
  • J. S. Lange,
  • P. Larin,
  • A. Lavania,
  • L. Lavezzi,
  • Z. H. Lei,
  • H. Leithoff,
  • M. Lellmann,
  • T. Lenz,
  • C. Li,
  • C. Li,
  • C. H. Li,
  • Cheng Li,
  • D. M. Li,
  • F. Li,
  • G. Li,
  • H. Li,
  • H. Li,
  • H. B. Li,
  • H. J. Li,
  • H. N. Li,
  • J. Q. Li,
  • J. S. Li,
  • J. W. Li,
  • Ke Li,
  • L. J Li,
  • L. K. Li,
  • Lei Li,
  • M. H. Li,
  • P. R. Li,
  • S. X. Li,
  • S. Y. Li,
  • T. Li,
  • W. D. Li,
  • W. G. Li,
  • X. H. Li,
  • X. L. Li,
  • Xiaoyu Li,
  • H. Liang,
  • H. Liang,
  • H. Liang,
  • Y. F. Liang,
  • Y. T. Liang,
  • G. R. Liao,
  • L. Z. Liao,
  • J. Libby,
  • A. Limphirat,
  • C. X. Lin,
  • D. X. Lin,
  • T. Lin,
  • B. J. Liu,
  • C. X. Liu,
  • D. Liu,
  • F. H. Liu,
  • Fang Liu,
  • Feng Liu,
  • G. M. Liu,
  • H. Liu,
  • H. B. Liu,
  • H. M. Liu,
  • Huanhuan Liu,
  • Huihui Liu,
  • J. B. Liu,
  • J. L. Liu,
  • J. Y. Liu,
  • K. Liu,
  • K. Y. Liu,
  • Ke Liu,
  • L. Liu,
  • Lu Liu,
  • M. H. Liu,
  • P. L. Liu,
  • Q. Liu,
  • S. B. Liu,
  • T. Liu,
  • W. K. Liu,
  • W. M. Liu,
  • X. Liu,
  • Y. Liu,
  • Y. B. Liu,
  • Z. A. Liu,
  • Z. Q. Liu,
  • X. C. Lou,
  • F. X. Lu,
  • H. J. Lu,
  • J. G. Lu,
  • X. L. Lu,
  • Y. Lu,
  • Y. P. Lu,
  • Z. H. Lu,
  • C. L. Luo,
  • M. X. Luo,
  • T. Luo,
  • X. L. Luo,
  • X. R. Lyu,
  • Y. F. Lyu,
  • F. C. Ma,
  • H. L. Ma,
  • L. L. Ma,
  • M. M. Ma,
  • Q. M. Ma,
  • R. Q. Ma,
  • R. T. Ma,
  • X. Y. Ma,
  • Y. Ma,
  • F. E. Maas,
  • M. Maggiora,
  • S. Maldaner,
  • S. Malde,
  • Q. A. Malik,
  • A. Mangoni,
  • Y. J. Mao,
  • Z. P. Mao,
  • S. Marcello,
  • Z. X. Meng,
  • G. Mezzadri,
  • H. Miao,
  • T. J. Min,
  • R. E. Mitchell,
  • X. H. Mo,
  • N. Yu. Muchnoi,
  • Y. Nefedov,
  • F. Nerling,
  • I. B. Nikolaev,
  • Z. Ning,
  • S. Nisar,
  • Y. Niu,
  • S. L. Olsen,
  • Q. Ouyang,
  • S. Pacetti,
  • X. Pan,
  • Y. Pan,
  • A. Pathak,
  • A. Pathak,
  • M. Pelizaeus,
  • H. P. Peng,
  • J. Pettersson,
  • J. L. Ping,
  • R. G. Ping,
  • S. Plura,
  • S. Pogodin,
  • V. Prasad,
  • F. Z. Qi,
  • H. Qi,
  • H. R. Qi,
  • M. Qi,
  • T. Y. Qi,
  • S. Qian,
  • W. B. Qian,
  • Z. Qian,
  • C. F. Qiao,
  • J. J. Qin,
  • L. Q. Qin,
  • X. P. Qin,
  • X. S. Qin,
  • Z. H. Qin,
  • J. F. Qiu,
  • S. Q. Qu,
  • S. Q. Qu,
  • K. H. Rashid,
  • C. F. Redmer,
  • K. J. Ren,
  • A. Rivetti,
  • V. Rodin,
  • M. Rolo,
  • G. Rong,
  • Ch. Rosner,
  • S. N. Ruan,
  • H. S. Sang,
  • A. Sarantsev,
  • Y. Schelhaas,
  • C. Schnier,
  • K. Schoenning,
  • M. Scodeggio,
  • K. Y. Shan,
  • W. Shan,
  • X. Y. Shan,
  • J. F. Shangguan,
  • L. G. Shao,
  • M. Shao,
  • C. P. Shen,
  • H. F. Shen,
  • X. Y. Shen,
  • B. A. Shi,
  • H. C. Shi,
  • J. Y. Shi,
  • Q. Q. Shi,
  • R. S. Shi,
  • X. Shi,
  • X. D Shi,
  • J. J. Song,
  • W. M. Song,
  • Y. X. Song,
  • S. Sosio,
  • S. Spataro,
  • F. Stieler,
  • K. X. Su,
  • P. P. Su,
  • Y. J. Su,
  • G. X. Sun,
  • H. Sun,
  • H. K. Sun,
  • J. F. Sun,
  • L. Sun,
  • S. S. Sun,
  • T. Sun,
  • W. Y. Sun,
  • X Sun,
  • Y. J. Sun,
  • Y. Z. Sun,
  • Z. T. Sun,
  • Y. H. Tan,
  • Y. X. Tan,
  • C. J. Tang,
  • G. Y. Tang,
  • J. Tang,
  • L. Y Tao,
  • Q. T. Tao,
  • M. Tat,
  • J. X. Teng,
  • V. Thoren,
  • W. H. Tian,
  • Y. Tian,
  • I. Uman,
  • B. Wang,
  • B. L. Wang,
  • C. W. Wang,
  • D. Y. Wang,
  • F. Wang,
  • H. J. Wang,
  • H. P. Wang,
  • K. Wang,
  • L. L. Wang,
  • M. Wang,
  • M. Z. Wang,
  • Meng Wang,
  • S. Wang,
  • S. Wang,
  • T. Wang,
  • T. J. Wang,
  • W. Wang,
  • W. H. Wang,
  • W. P. Wang,
  • X. Wang,
  • X. F. Wang,
  • X. L. Wang,
  • Y. D. Wang,
  • Y. F. Wang,
  • Y. H. Wang,
  • Y. Q. Wang,
  • Yaqian Wang,
  • Yi Wang,
  • Z. Wang,
  • Z. Y. Wang,
  • Ziyi Wang,
  • D. H. Wei,
  • F. Weidner,
  • S. P. Wen,
  • D. J. White,
  • U. Wiedner,
  • G. Wilkinson,
  • M. Wolke,
  • L. Wollenberg,
  • J. F. Wu,
  • L. H. Wu,
  • L. J. Wu,
  • X. Wu,
  • X. H. Wu,
  • Y. Wu,
  • Z. Wu,
  • L. Xia,
  • T. Xiang,
  • D. Xiao,
  • G. Y. Xiao,
  • H. Xiao,
  • S. Y. Xiao,
  • Y. L. Xiao,
  • Z. J. Xiao,
  • C. Xie,
  • X. H. Xie,
  • Y. Xie,
  • Y. G. Xie,
  • Y. H. Xie,
  • Z. P. Xie,
  • T. Y. Xing,
  • C. F. Xu,
  • C. J. Xu,
  • G. F. Xu,
  • H. Y. Xu,
  • Q. J. Xu,
  • S. Y. Xu,
  • X. P. Xu,
  • Y. C. Xu,
  • Z. P. Xu,
  • F. Yan,
  • L. Yan,
  • W. B. Yan,
  • W. C. Yan,
  • H. J. Yang,
  • H. L. Yang,
  • H. X. Yang,
  • L. Yang,
  • S. L. Yang,
  • Tao Yang,
  • Y. F. Yang,
  • Y. X. Yang,
  • Yifan Yang,
  • M. Ye,
  • M. H. Ye,
  • J. H. Yin,
  • Z. Y. You,
  • B. X. Yu,
  • C. X. Yu,
  • G. Yu,
  • T. Yu,
  • X. D. Yu,
  • C. Z. Yuan,
  • L. Yuan,
  • S. C. Yuan,
  • X. Q. Yuan,
  • Y. Yuan,
  • Z. Y. Yuan,
  • C. X. Yue,
  • A. A. Zafar,
  • F. R. Zeng,
  • X. Zeng,
  • Y. Zeng,
  • Y. H. Zhan,
  • A. Q. Zhang,
  • B. L. Zhang,
  • B. X. Zhang,
  • D. H. Zhang,
  • G. Y. Zhang,
  • H. Zhang,
  • H. H. Zhang,
  • H. H. Zhang,
  • H. Y. Zhang,
  • J. L. Zhang,
  • J. Q. Zhang,
  • J. W. Zhang,
  • J. X. Zhang,
  • J. Y. Zhang,
  • J. Z. Zhang,
  • Jianyu Zhang,
  • Jiawei Zhang,
  • L. M. Zhang,
  • L. Q. Zhang,
  • Lei Zhang,
  • P. Zhang,
  • Q. Y. Zhang,
  • Shuihan Zhang,
  • Shulei Zhang,
  • X. D. Zhang,
  • X. M. Zhang,
  • X. Y. Zhang,
  • X. Y. Zhang,
  • Y. Zhang,
  • Y. T. Zhang,
  • Y. H. Zhang,
  • Yan Zhang,
  • Yao Zhang,
  • Z. H. Zhang,
  • Z. Y. Zhang,
  • Z. Y. Zhang,
  • G. Zhao,
  • J. Zhao,
  • J. Y. Zhao,
  • J. Z. Zhao,
  • Lei Zhao,
  • Ling Zhao,
  • M. G. Zhao,
  • Q. Zhao,
  • S. J. Zhao,
  • Y. B. Zhao,
  • Y. X. Zhao,
  • Z. G. Zhao,
  • A. Zhemchugov,
  • B. Zheng,
  • J. P. Zheng,
  • Y. H. Zheng,
  • B. Zhong,
  • C. Zhong,
  • X. Zhong,
  • H. Zhou,
  • L. P. Zhou,
  • X. Zhou,
  • X. K. Zhou,
  • X. R. Zhou,
  • X. Y. Zhou,
  • Y. Z. Zhou,
  • J. Zhu,
  • K. Zhu,
  • K. J. Zhu,
  • L. X. Zhu,
  • S. H. Zhu,
  • S. Q. Zhu,
  • T. J. Zhu,
  • W. J. Zhu,
  • Y. C. Zhu,
  • Z. A. Zhu,
  • B. S. Zou,
  • J. H. Zou,
  • BESIII Collaboration

DOI
https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-022-10872-2
Journal volume & issue
Vol. 82, no. 11
pp. 1 – 18

Abstract

Read online

Abstract The decay $$D \rightarrow K^-\pi ^+$$ D → K - π + is studied in a sample of quantum-correlated $$D{\bar{D}}$$ D D ¯ pairs, based on a data set corresponding to an integrated luminosity of 2.93 fb $$^{-1}$$ - 1 collected at the $$\psi (3770)$$ ψ ( 3770 ) resonance by the BESIII experiment. The asymmetry between $$C\!P$$ C P -odd and $$C\!P$$ C P -even eigenstate decays into $$K^-\pi ^+$$ K - π + is determined to be $${{\mathcal {A}}}_{K\pi } = 0.132 \pm 0.011 \pm 0.007$$ A K π = 0.132 ± 0.011 ± 0.007 , where the first uncertainty is statistical and the second is systematic. This measurement is an update of an earlier study exploiting additional tagging modes, including several decay modes involving a $$K^0_L$$ K L 0 meson. The branching fractions of the $$K^0_L$$ K L 0 modes are determined as input to the analysis in a manner that is independent of any strong phase uncertainty. Using the predominantly $$C\!P$$ C P -even tag $$D\rightarrow \pi ^+\pi ^-\pi ^0$$ D → π + π - π 0 and the ensemble of $$C\!P$$ C P -odd eigenstate tags, the observable $${{\mathcal {A}}}_{K\pi }^{\pi \pi \pi ^0}$$ A K π π π π 0 is measured to be $$0.130 \pm 0.012 \pm 0.008$$ 0.130 ± 0.012 ± 0.008 . The two asymmetries are sensitive to $$r_D^{K\pi }\cos \delta _D^{K\pi }$$ r D K π cos δ D K π , where $$r_D^{K\pi }$$ r D K π and $$\delta _D^{K\pi }$$ δ D K π are the ratio of amplitudes and phase difference, respectively, between the doubly Cabibbo-suppressed and Cabibbo-favoured decays. In addition, events containing $$D \rightarrow K^-\pi ^+$$ D → K - π + tagged by $$D \rightarrow K^0_{S,L} \pi ^+\pi ^-$$ D → K S , L 0 π + π - are studied in bins of phase space of the three-body decays. This analysis has sensitivity to both $$r_D^{K\pi }\cos \delta _D^{K\pi }$$ r D K π cos δ D K π and $$r_D^{K\pi }\sin \delta _D^{K\pi }$$ r D K π sin δ D K π . A fit to $${{\mathcal {A}}}_{K\pi }$$ A K π , $${{\mathcal {A}}}_{K\pi }^{\pi \pi \pi ^0}$$ A K π π π π 0 and the phase-space distribution of the $$D \rightarrow K^0_{S,L} \pi ^+\pi ^-$$ D → K S , L 0 π + π - tags yields $$\delta _D^{K\pi }= \left( 187.6 {^{+8.9}_{-9.7}}{^{+5.4}_{-6.4}} \right) ^{\circ }$$ δ D K π = 187.6 - 9.7 + 8.9 - 6.4 + 5.4 ∘ , where external constraints are applied for $$r_D^{K\pi }$$ r D K π and other relevant parameters. This is the most precise measurement of $$\delta _D^{K\pi }$$ δ D K π in quantum-correlated $$D{\bar{D}}$$ D D ¯ decays.