Observation of the mass difference between neutral charm-meson eigenstates

Aaij, R. et al. (2021) Observation of the mass difference between neutral charm-meson eigenstates. Physical Review Letters, 127(11), 111801. (doi: 10.1103/PhysRevLett.127.111801)

Abstract

A measurement of mixing and C P violation in neutral charm mesons is performed using data reconstructed in proton-proton collisions collected by the LHCb experiment from 2016 to 2018, corresponding to an integrated luminosity of 5.4     fb − 1 . A total of 30.6 million D 0 → K 0 S π + π − decays are analyzed using a method optimized for the measurement of the mass difference between neutral charm-meson eigenstates. Allowing for C P violation in mixing and in the interference between mixing and decay, the mass and decay-width differences are measured to be x C P = [ 3.97 ± 0.46 ( stat ) ± 0.29 ( syst ) ] × 1 0 − 3 and y C P = [ 4.59 ± 1.20 ( stat ) ± 0.85 ( syst ) ] × 1 0 − 3 , respectively. The C P -violating parameters are measured as Δ x = [ − 0.27 ± 0.18 ( stat ) ± 0.01 ( syst ) ] × 1 0 − 3 and Δ y = [ 0.20 ± 0.36 ( stat ) ± 0.13 ( syst ) ] × 1 0 − 3 . This is the first observation of a nonzero mass difference in the D 0 meson system, with a significance exceeding seven standard deviations. The data are consistent with C P symmetry and improve existing constraints on the associated parameters.

• Item Type: Articles
• Status: Published
• Refereed: Yes
• Glasgow Author(s) Enlighten ID: Dean, Cameron and Alexander, Dr Michael and Schiller, Dr Manuel and Coombs, George and Spradlin, Dr Patrick and Douglas, Lauren and Seman Bobulska, Dana and Soler, Professor Paul and Friday, David and Petric, Dr Marko and Eklund, Prof Lars and Longstaff, Iain Richard
• Authors: Aaij, R., Abellán Beteta, C., Ackernley, T., Adeva, B., Adinolfi, M., Afsharnia, H., Aidala, C. A., Aiola, S., Ajaltouni, Z., Akar, S., Albrecht, J., Alessio, F., Alexander, M., Alfonso Albero, A., Aliouche, Z., Alkhazov, G., Alvarez Cartelle, P., Amato, S., Amhis, Y., An, L., Anderlini, L., Andreianov, A., Andreotti, M., Archilli, F., Artamonov, A., Artuso, M., Arzymatov, K., Aslanides, E., Atzeni, M., Audurier, B., Bachmann, S., Bachmayer, M., Back, J. J., Baladron Rodriguez, P., Balagura, V., Baldini, W., Baptista Leite, J., Barlow, R. J., Barsuk, S., Barter, W., Bartolini, M., Baryshnikov, F., Basels, J. M., Bassi, G., Batsukh, B., Battig, A., Bay, A., Becker, M., Bedeschi, F., Bediaga, I., Beiter, A., Belavin, V., Belin, S., Bellee, V., Belous, K., Belov, I., Belyaev, I., Bencivenni, G., Ben-Haim, E., Berezhnoy, A., Bernet, R., Berninghoff, D., Bernstein, H. 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• College/School: College of Science and Engineering > School of Physics and Astronomy
• Journal Name: Physical Review Letters
• Publisher: American Physical Society
• ISSN: 0031-9007
• ISSN (Online): 1079-7114
• Published Online: 07 September 2021
• Copyright Holders: Copyright © 2021 CERN, for the LHCb Collaboration
• First Published: First published in Physical Review Letters 127(11): 111801
• Publisher Policy: Reproduced under a Creative Commons License