Search for CP violation in $$ {D}_{(s)}^{+}\to {h}^{+}{\pi}^0 $$ and $$ {D}_{(s)}^{+}\to {h}^{+}\eta $$ decays (2021)

A bstract Searches for CP violation in the two-body decays $$ {D}_{(s)}^{+}\to {h}^{+}{\pi}^0 $$ <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> and $$ {D}_{(s)}^{+}\to {h}^{+}\eta $$ <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> (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 $$ {D}_{(s)}^{+}\to {K}_{\mathrm{S}}^0{h}^{+} $$ <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> to cancel the production and detection asymmetries. The CP asymmetries are measured to be $$ {\displaystyle \begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {\pi}^{+}{\pi}^0\right)=\left(-1.3\pm 0.9\pm 0.6\right)\%,\\ {}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {K}^{+}{\pi}^0\right)=\left(-3.2\pm 4.7\pm 2.1\right)\%,\\ {}\begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {\pi}^{+}\eta \right)=\left(-0.2\pm 0.8\pm 0.4\right)\%,\\ {}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}^{+}\to {K}^{+}\eta \right)=\left(-6\pm 10\pm 4\right)\%,\\ {}\begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}_s^{+}\to {K}^{+}{\pi}^0\right)=\left(-0.8\pm 3.9\pm 1.2\right)\%,\\ {}\begin{array}{c}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}_s^{+}\to {\pi}^{+}\eta \right)=\left(0.8\pm 0.7\pm 0.5\right)\%,\\ {}{\mathcal{A}}_{CP}\left({D}_s^{+}\to {K}^{+}\eta \right)=\left(0.9\pm 3.7\pm 1.1\right)\%,\end{array}\end{array}\end{array}\end{array}} $$ <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>