Observation of the Mass Difference Between Neutral Charm-Meson Eigenstates

Aaij, R.; Beteta, C. Abellan; 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.; Cartelle, P. Alvarez; 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.; Leite, J. Baptista; 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. C.; Bertella, C.; Bertolin, A.; Betancourt, C.; Betti, F.; Bezshyiko, Ia; Bhasin, S.; Bhom, J.; Bian, L.; Bieker, M. S.; Bifani, S.; Billoir, P.; Birch, M.; Bishop, F. C. R.; Bitadze, A.; Bizzeti, A.; Bjorn, M.; Blago, M. P.; Blake, T.; Blanc, F.; Blusk, S.; Bobulska, D.; Boelhauve, J. A.; Boente Garcia, O.; Boettcher, T.; Boldyrev, A.; Bondar, A.; Bondar, N.; Borghi, S.; Borisyak, M.; Borsato, M.; Borsuk, J. T.; Bouchiba, S. A.; Bowcock, T. J.; V,; Boyer, A.; Bozzi, C.; Bradley, M. J.; Braun, S.; Brea Rodriguez, A.; Brodski, M.; Brodzicka, J.; Gonzalo, A. Brossa; Brundu, D.; Buonaura, A.; Burr, C.; Bursche, A.; Butkevich, A.; Butter, J. S.; Buytaert, J.; Byczynski, W.; Cadeddu, S.; Cai, H.; Calabrese, R.; Calefice, L.; Diaz, L. Calero; Cali, S.; Calladine, R.; Calvi, M.; Gomez, M. Calvo; Magalhaes, P. Camargo; Campana, P.; Quezada, A. F. Campoverde; Capelli, S.; Capriotti, L.; Carbone, A.; Carboni, G.; Cardinale, R.; Cardini, A.; Carli, I; Carniti, P.; Carus, L.; Akiba, K. Carvalho; Casais Vidal, A.; Casse, G.; Cattaneo, M.; Cavallero, G.; Celani, S.; Cerasoli, J.; Chadwick, A. J.; Chapman, M. G.; Charles, M.; Charpentier, Ph; Chatzikonstantinidis, G.; Barajas, C. A. Chavez; Chefdeville, M.; Chen, C.; Chen, S.; Chernov, A.; Chobanova, V; Cholak, S.; Chrzaszcz, M.; Chubykin, A.; Chulikov, V; Ciambrone, P.; Cicala, M. F.; Cid Vidal, X.; Ciezarek, G.; Clarke, P. E. L.; Clemencic, M.; Cliff, H.; V,; Closier, J.; Cobbledick, J. L.; Coco, V; Coelho, J. A. B.; Cogan, J.; Cogneras, E.; Cojocariu, L.; Collins, P.; Colombo, T.; Congedo, L.; Contu, A.; Cooke, N.; Coombs, G.; Corti, G.; Sobral, C. M. Costa; Couturier, B.; Craik, D. C.; Crkovska, J.; Torres, M. Cruz; Currie, R.; Da Silva, C. L.; Dadabaev, S.; Dall'Occo, E.; Dalseno, J.; D'Ambrosio, C.; Danilina, A.; D'Argent, P.; Davis, A.; Francisco, O. De Aguiar; De Bruyn, K.; De Capua, S.; De Cian, M.; De Miranda, J. M.; De Paula, L.; De Serio, M.; De Simone, D.; De Simone, P.; de Vries, J. A.; Dean, C. T.; Decamp, D.; Del Buono, L.; Delaney, B.; Dembinski, H-P; Dendek, A.; Denysenko, V; Derkach, D.; Deschamps, O.; Desse, F.; Dettori, F.; Dey, B.; Di Canto, A.; Di Cicco, A.; Di Nezza, P.; Didenko, S.; Dieste Maronas, L.; Dijkstra, H.; Dobishuk, V; Donohoe, A. M.; Dordei, F.; dos Reis, A. C.; Douglas, L.; Dovbnya, A.; Downes, A. G.; Dreimanis, K.; Dudek, M. W.; Dufour, L.; Duk, V; Durante, P.; Durham, J. M.; Dutta, D.; Dziurda, A.; Dzyuba, A.; Easo, S.; Egede, U.; Egorychev, V; Eidelman, S.; Eisenhardt, S.; Ek-In, S.; Eklund, L.; Ely, S.; Ene, A.; Epple, E.; Escher, S.; Eschle, J.; Esen, S.; Evans, T.; Falabella, A.; Fan, J.; Fan, Y.; Fang, B.; Farry, S.; Fazzini, D.; Feo, M.; Fernandez Prieto, A.; Fernandez-tenllado Arribas, J. M.; Fernez, A. D.; Ferrari, F.; Lopes, L. Ferreira; Rodrigues, F. Ferreira; Sole, S. Ferreres; Ferrillo, M.; Ferro-Luzzi, M.; Filippov, S.; Fini, R. A.; Fiorini, M.; Firlej, M.; Fischer, K. M.; Fitzgerald, D. S.; Fitzpatrick, C.; Fiutowski, T.; Fkiaras, A.; Fleuret, F.; Fontana, M.; Fontanelli, F.; Forty, R.; Lima, V. Franco; Sevilla, M. Franco; Frank, M.; Franzoso, E.; Frau, G.; Frei, C.; Friday, D. A.; Fu, J.; Fuehring, Q.; Funk, W.; Gabriel, E.; Gaintseva, T.; Gallas Torreira, A.; Galli, D.; Gambetta, S.; Gan, Y.; Gandelman, M.; Gandini, P.; Gao, Y.; Garau, M.; Martin, L. M. Garcia; Garcia Moreno, P.; Pardinas, J. Garcia; Garcia Plana, B.; Rosales, F. A. Garcia; Garrido, L.; Gaspar, C.; Geertsema, R. E.; Gerick, D.; Gerken, L. L.; Gersabeck, E.; Gersabeck, M.; Gershon, T.; Gerstel, D.; Ghez, Ph; Gibson, V; Giemza, H. K.; Giovannetti, M.; Gioventu, A.; Gironella Gironell, P.; Giubega, L.; Giugliano, C.; Gizdov, K.; Gkougkousis, E. L.; Gligorov, V. V.; Gobel, C.; Golobardes, E.; Golubkov, D.; Golutvin, A.; Gomes, A.; Gomez Fernandez, S.; Abrantes, F. Goncalves; Goncerz, M.; Gong, G.; Gorbounov, P.; Gorelov, I.; V,; Gotti, C.; Govorkova, E.; Grabowski, J. P.; Grammatico, T.; Cardoso, L. A. Granado; Grauges, E.; Graverini, E.; Graziani, G.; Grecu, A.; Greeven, L. M.; Griffith, P.; Grillo, L.; Gromov, S.; Cazon, B. R. Gruberg; Gu, C.; Guarise, M.; Gunther, P. A.; Gushchin, E.; Guth, A.; Guz, Y.; Gys, T.; Hadavizadeh, T.; Haefeli, G.; Haen, C.; Haimberger, J.; Halewood-leagas, T.; Hamilton, P. M.; Hammerich, J. P.; Han, Q.; Han, X.; Hancock, T. H.; Hansmann-Menzemer, S.; Harnew, N.; Harrison, T.; Hasse, C.; Hatch, M.; He, J.; Hecker, M.; Heijhoff, K.; Heinicke, K.; Hennequin, A. M.; Hennessy, K.; Henry, L.; Heuel, J.; Hicheur, A.; Hill, D.; Hilton, M.; Hollitt, S. E.; Hu, J.; Hu, J.; Hu, W.; Hu, X.; Huang, W.; Huang, X.; Hulsbergen, W.; Hunter, R. J.; Hushchyn, M.; Hutchcroft, D.; Hynds, D.; Ibis, P.; Idzik, M.; Ilin, D.; Ilten, P.; Inglessi, A.; Ishteev, A.; Ivshin, K.; Jacobsson, R.; Jakobsen, S.; Jans, E.; Jashal, B. K.; Jawahery, A.; Jevtic, V; Jezabek, M.; Jiang, F.; John, M.; Johnson, D.; Jones, C. R.; Jones, T. P.; Jost, B.; Jurik, N.; Kandybei, S.; Kang, Y.; Karacson, M.; Karpov, M.; Keizer, F.; Kenzie, M.; Ketel, T.; Khanji, B.; Kharisova, A.; Kholodenko, S.; Kirn, T.; Kirsebom, V. S.; Kitouni, O.; Klaver, S.; Klimaszewski, K.; Koliiev, S.; Kondybayeva, A.; Konoplyannikov, A.; Kopciewicz, P.; Kopecna, R.; Koppenburg, P.; Korolev, M.; Kostiuk, I; Kot, O.; Kotriakhova, S.; Kravchenko, P.; Kravchuk, L.; Krawczyk, R. D.; Kreps, M.; Kress, F.; Kretzschmar, S.; Krokovny, P.; Krupa, W.; Krzemien, W.; Kucewicz, W.; Kucharczyk, M.; Kudryavtsev, V; Kuindersma, H. S.; Kunde, G. J.; Kvaratskheliya, T.; Lacarrere, D.; Lafferty, G.; Lai, A.; Lampis, A.; Lancierini, D.; Lane, J. J.; Lane, R.; Lanfranchi, G.; Langenbruch, C.; Langer, J.; Lantwin, O.; Latham, T.; Lazzari, F.; Le Gac, R.; Lee, S. H.; Lefevre, R.; Leflat, A.; Legotin, S.; Leroy, O.; Lesiak, T.; Leverington, B.; Li, H.; Li, L.; Li, P.; Li, S.; Li, Y.; Li, Y.; Li, Z.; Liang, X.; Lin, T.; Lindner, R.; Lisovskyi, V; Litvinov, R.; Liu, G.; Liu, H.; Liu, S.; Loi, A.; Lomba Castro, J.; Longstaff, I; Lopes, J. H.; Lovell, G. H.; Lu, Y.; Lucchesi, D.; Luchuk, S.; Martinez, M. Lucio; Lukashenko, V; Luo, Y.; Lupato, A.; Luppi, E.; Lupton, O.; Lusiani, A.; Lyu, X.; Ma, L.; Ma, R.; Maccolini, S.; Machefert, F.; Maciuc, F.; Macko, V; Mackowiak, P.; Maddrell-Mander, S.; Madejczyk, O.; Mohan, L. R. Madhan; Maev, O.; Maevskiy, A.; Maisuzenko, D.; Majewski, M. W.; Malczewski, J. J.; Malde, S.; Malecki, B.; Malinin, A.; Maltsev, T.; Malygina, H.; Manca, G.; Mancinelli, G.; Manuzzi, D.; Marangotto, D.; Maratas, J.; Marchand, J. F.; Marconi, U.; Mariani, S.; Benito, C. Marin; Marinangeli, M.; Marks, J.; Marshall, A. M.; Marshall, P. J.; Martellotti, G.; Martinazzoli, L.; Martinelli, M.; Martinez Santos, D.; Martinez Vidal, F.; Massafferri, A.; Materok, M.; Matev, R.; Mathad, A.; Mathe, Z.; Matiunin, V; Matteuzzi, C.; Mattioli, K. R.; Mauri, A.; Maurice, E.; Mauricio, J.; Mazurek, M.; Mccann, M.; Mcconnell, L.; Mcgrath, T. H.; Mcnab, A.; Mcnulty, R.; Mead, J.; V,; Meadows, B.; Meier, G.; Meinert, N.; Melnychuk, D.; Meloni, S.; Merk, M.; Merli, A.; Garcia, L. Meyer; Mikhasenko, M.; Milanes, D. A.; Millard, E.; Milovanovic, M.; Minard, M-N; Minotti, A.; Minzoni, L.; Mitchell, S. E.; Mitreska, B.; Mitzel, D. S.; Modden, A.; Mohammed, R. A.; Moise, R. D.; Mombacher, T.; Monroy, I. A.; Monteil, S.; Morandin, M.; Morello, G.; Morello, M. J.; Moron, J.; Morris, A. B.; Morris, A. G.; Mountain, R.; Mu, H.; Muheim, F.; Mulder, M.; Mueller, D.; Mueller, K.; Murphy, C. H.; Murray, D.; Muzzetto, P.; Naik, P.; Nakada, T.; Nandakumar, R.; Nanut, T.; Nasteva, I; Needham, M.; Neri, I; Neri, N.; Neubert, S.; Neufeld, N.; Newcombe, R.; Nguyen, T. D.; Nguyen-Mau, C.; Niel, E. M.; Nieswand, S.; Nikitin, N.; Nolte, N. S.; Normand, C.; Nunez, C.; Oblakowska-Mucha, A.; Obraztsov, V; O'Hanlon, D. P.; Oldeman, R.; Olivares, M. E.; Onderwater, C. J. G.; O'Neil, R. H.; Ossowska, A.; Goicochea, J. M. Otalora; Ovsiannikova, T.; Owen, P.; Oyanguren, A.; Pagare, B.; Pais, P. R.; Pajero, T.; Palano, A.; Palutan, M.; Pan, Y.; Panshin, G.; Papanestis, A.; Pappagallo, M.; Pappalardo, L. L.; Pappenheimer, C.; Parker, W.; Parkes, C.; Parkinson, C. J.; Passalacqua, B.; Passaleva, G.; Pastore, A.; Patel, M.; Patrignani, C.; Pawley, C. J.; Pearce, A.; Pellegrino, A.; Altarelli, M. Pepe; Perazzini, S.; Pereima, D.; Perret, P.; Petrenko, I; Petric, M.; Petridis, K.; Petrolini, A.; Petrov, A.; Petrucci, S.; Petruzzo, M.; Pham, T. T. H.; Philippov, A.; Pica, L.; Piccini, M.; Pietrzyk, B.; Pietrzyk, G.; Pili, M.; Pinci, D.; Pisani, F.; Resmi, P. K.; Placinta, V; Plews, J.; Plo Casasus, M.; Polci, F.; Lener, M. Poli; Poliakova, M.; Poluektov, A.; Polukhina, N.; Polyakov, I; Polycarpo, E.; Pomery, G. J.; Ponce, S.; Popov, D.; Popov, S.; Poslavskii, S.; Prasanth, K.; Promberger, L.; Prouve, C.; Pugatch, V; Pullen, H.; Punzi, G.; Qi, H.; Qian, W.; Qin, J.; Qin, N.; Quagliani, R.; Quintana, B.; Raab, N.; V,; Trejo, R. I. Rabadan; Rachwal, B.; Rademacker, J. H.; Rama, M.; Pernas, M. Ramos; Rangel, M. S.; Ratnikov, F.; Raven, G.; Reboud, M.; Redi, F.; Reiss, F.; Remon Alepuz, C.; Ren, Z.; Renaudin, V; Ribatti, R.; Ricciardi, S.; Rinnert, K.; Robbe, P.; Robertson, G.; Rodrigues, A. B.; Rodrigues, E.; Lopez, J. A. Rodriguez; Rollings, A.; Roloff, P.; Romanovskiy, V; Romero Lamas, M.; Romero Vidal, A.; Roth, J. D.; Rotondo, M.; Rudolph, M. S.; Ruf, T.; Ruiz Vidal, J.; Ryzhikov, A.; Ryzka, J.; Saborido Silva, J. J.; Sagidova, N.; Sahoo, N.; Saitta, B.; Salomoni, M.; Sanchez Gonzalo, D.; Gras, C. Sanchez; Santacesaria, R.; Santamarina Rios, C.; Santimaria, M.; Santovetti, E.; Saranin, D.; Sarpis, G.; Sarpis, M.; Sarti, A.; Satriano, C.; Satta, A.; Saur, M.; Savrina, D.; Sazak, H.; Smead, L. G. Scantlebury; Scarabotto, A.; Schael, S.; Schiller, M.; Schindler, H.; Schmelling, M.; Schmidt, B.; Schneider, O.; Schopper, A.; Schubiger, M.; Schulte, S.; Schune, M. H.; Schwemmer, R.; Sciascia, B.; Sellam, S.; Semennikov, A.; Soares, M. Senghi; Sergi, A.; Serra, N.; Sestini, L.; Seuthe, A.; Seyfert, P.; Shang, Y.; Shangase, D. M.; Shapkin, M.; Shchemerov, I; Shchutska, L.; Shears, T.; Shekhtman, L.; Shen, Z.; Shevchenko, V; Shields, E. B.; Shmanin, E.; Shupperd, J. D.; Siddi, B. G.; Coutinho, R. Silva; Simi, G.; Simone, S.; Skidmore, N.; Skwarnicki, T.; Slater, M. W.; Slazyk, I; Smallwood, J. C.; Smeaton, J. G.; Smetkina, A.; Smith, E.; Smith, M.; Snoch, A.; Soares, M.; Lavra, L. Soares; Sokoloff, M. D.; Soler, F. J. P.; Solovev, A.; Solovyev, I; De Almeida, F. L. Souza; De Paula, B. Souza; Spaan, B.; Norella, E. Spadaro; Spradlin, P.; Stagni, F.; Stahl, M.; Stahl, S.; Stefko, P.; Steinkamp, O.; Stenyakin, O.; Stevens, H.; Stone, S.; Stramaglia, M. E.; Straticiuc, M.; Strekalina, D.; Suljik, F.; Sun, J.; Sun, L.; Sun, Y.; Svihra, P.; Swallow, P. N.; Swientek, K.; Szabelski, A.; Szumlak, T.; Szymanski, M.; Taneja, S.; Tanner, A. R.; Terentev, A.; Teubert, F.; Thomas, E.; Thomson, K. A.; Tisserand, V; T'Jampens, S.; Tobin, M.; Tomassetti, L.; Machado, D. Torres; Tou, D. Y.; Tran, M. T.; Trifonova, E.; Trippl, C.; Tuci, G.; Tully, A.; Tuning, N.; Ukleja, A.; Unverzagt, D. J.; Ursov, E.; Usachov, A.; Ustyuzhanin, A.; Uwer, U.; Vagner, A.; Vagnoni, V.; Valassi, A.; Valenti, G.; Canudas, N. Valls; van Beuzekom, M.; Van Dijk, M.; van Herwijnen, E.; Van Hulse, C. B.; van Veghel, M.; Vazquez Gomez, R.; Vazquez Regueiro, P.; Sierra, C. Vazquez; Vecchi, S.; Velthuis, J. J.; Veltri, M.; Venkateswaran, A.; Veronesi, M.; Vesterinen, M.; Vieira, D.; Diaz, M. Vieites; Viemann, H.; Vilasis-Cardona, X.; Figueras, E. Vilella; Villa, A.; Vincent, P.; Vom Bruch, D.; Vorobyev, A.; Vorobyev, V.; Voropaev, N.; Vos, K.; Waldi, R.; Walsh, J.; Wang, C.; Wang, J.; Wang, J.; Wang, J.; Wang, J.; Wang, M.; Wang, R.; Wang, Y.; Wang, Z.; Wang, Z.; Wark, H. M.; Watson, N. K.; Weber, S. G.; Websdale, D.; Weisser, C.; Westhenry, B. D. C.; White, D. J.; Whitehead, M.; Wiedner, D.; Wilkinson, G.; Wilkinson, M.; Williams, I; Williams, M.; Williams, M. R. J.; Wilson, F. F.; Wislicki, W.; Witek, M.; Witola, L.; Wormser, G.; Wotton, S. A.; Wu, H.; Wyllie, K.; Xiang, Z.; Xiao, D.; Xie, Y.; Xu, A.; Xu, J.; Xu, L.; Xu, M.; Xu, Q.; Xu, Z.; Xu, Z.; Yang, D.; Yang, S.; Yang, Y.; Yang, Z.; Yang, Z.; Yao, Y.; Yeomans, L. E.; Yin, H.; Yu, J.; Yuan, X.; Yushchenko, O.; Zaffaroni, E.; Zavertyaev, M.; Zdybal, M.; Zenaiev, O.; Zeng, M.; Zhang, D.; Zhang, L.; Zhang, S.; Zhang, Y.; Zhang, Y.; Zharkova, A.; Zhelezov, A.; Zheng, Y.; Zhou, X.; Zhou, Y.; Zhu, X.; Zhu, Z.; Zhukov, V; Zonneveld, J. B.; Zou, Q.; Zucchelli, S.; Zuliani, D.; Zunica, G.

doi:10.1103/PhysRevLett.127.111801

A measurement of mixing and CP 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 D0→KS0π+π- decays are analyzed using a method optimized for the measurement of the mass difference between neutral charm-meson eigenstates. Allowing for CP violation in mixing and in the interference between mixing and decay, the mass and decay-width differences are measured to be xCP=[3.97±0.46(stat)±0.29(syst)]×10-3 and yCP=[4.59±1.20(stat)±0.85(syst)]×10-3, respectively. The CP-violating parameters are measured as Δx=[-0.27±0.18(stat)±0.01(syst)]×10-3 and Δy=[0.20±0.36(stat)±0.13(syst)]×10-3. This is the first observation of a nonzero mass difference in the D0 meson system, with a significance exceeding seven standard deviations. The data are consistent with CP symmetry and improve existing constraints on the associated parameters.

A measurement of mixing and CP 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 D0 -> K-s(0)pi(+)pi(-) decays are analyzed using a method optimized for the measurement of the mass difference between neutral charmmeson eigenstates. Allowing for CP violation in mixing and in the interference between mixing and decay, the mass and decay-width differences are measured to be x(CP) = [3.97 +/- 0.46(stat) +/- 0.29(syst)] x 10(-3) and y(CP) = [4.59 +/- 1.20(stat) +/- 0.85(syst)] x 10(-3), respectively. The CP-violating parameters are measured as Delta x= [-0.27 +/- 0.18(stat)+/- 0.01(syst)] x 10 (-3) and Delta y = [0.20 +/- 0.36(stat) +/- 0.13(syst)] x 10(-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 CP symmetry and improve existing constraints on the associated parameters.