Measurement of decay-time-dependent $\textit{CP}$ violation in $B^0 \to J/\psi K^0_S$ decays using 2019-2021 Belle II data

We report a measurement of the mixing-induced and direct $\textit{CP}$ violation parameters $S_{\text{CP}}$ and $A_{\text{CP}}$ from $B^0 \to J/\psi K^0_S$ decays reconstructed by the Belle II experiment at the SuperKEKB asymmetric-energy electron-positron collider. The data, collected at the center-of-mass energy of the $\Upsilon(4S)$ resonance, correspond to $190\text{fb}^{-1}$ of integrated luminosity. We measure ${S_{\text{CP}} = 0.720\pm0.062\pm0.016}$ and $A_{\text{CP}} = 0.094\pm0.044^{+0.042}_{-0.017}$, where the first uncertainties are statistical and the second systematic. In the Standard Model, $S_{\text{CP}}$ equals $\sin(2\phi_1)$ to a good approximation.

A. B. Kaliyar | T. Kuhr | P. Bambade | M. Sevior | H. Aihara | A. Glazov | A. Aloisio | S. Bahinipati | J. Cochran | E. Graziani | R. Kowalewski | A. Passeri | A. Soffer | I. Ueda | P. Urquijo | S. Vahsen | K. Varvell | A. Warburton | B. Yabsley | H. Purwar | T. Aushev | A. Bozek | K. Hayasaka | T. Higuchi | T. Iijima | K. Inami | A. Ishikawa | T. Kawasaki | S. Korpar | P. Krokovny | A. Kuzmin | Y. Kwon | D. Liventsev | K. Miyabayashi | R. Mizuk | S. Ogawa | P. Pakhlov | L. Piilonen | Y. Sakai | A. Schwartz | K. Senyo | K. Trabelsi | T. Uglov | S. Uno | G. Varner | V. Zhilich | E. Solovieva | S. Choi | T. Hara | H. Hayashii | S. Nishida | Y. Onuki | R. Pestotnik | C. Schwanda | M. Wang | S. Pardi | C. Wessel | E. Torassa | R. Peschke | M. Merola | S. Lacaprara | B. Gobbo | E. Cruz-Burelo | M. Barrett | A. Gaz | J. Yelton | R. Godang | D. Sanders | P. Goldenzweig | D. Asner | M. Bessner | T. Kunigo | H. Moser | G. Mohanty | P. Podesta-Lerma | I. Ripp-Baudot | E. Won | C. Kiesling | G. Finocchiaro | A. Frey | C. Hearty | C. Niebuhr | H. Ono | I. Nakamura | A. Gellrich | J. Baudot | F. Forti | Y. Ushiroda | Y. Yusa | C. Cecchi | Y. Zhang | F. Simon | M. Nakao | G. Pakhlova | T. Browder | B. Cheon | C. Sfienti | M. Destefanis | M. Maggiora | M. Prim | P. Feichtinger | N. A. Kỳ | H. Atmacan | V. Aushev | E. Bernieri | S. Bettarini | V. Bhardwaj | B. Bhuyan | T. Bilka | S. Bilokin | R. Briere | S. Bussino | L. Cao | G. Casarosa | V. Chekelian | K. Chilikin | S. Cunliffe | M. Nuccio | G. D. Pietro | F. Capua | J. Dingfelder | D. Dossett | D. Epifanov | T. Ferber | A. Fodor | B. G. Fulsom | E. Ganiev | V. Gaur | A. Giri | D. Greenwald | S. Halder | M. Villanueva | A. Hershenhorn | S. Jia | D. Kim | H. Kindo | A. Korobov | P. Leitl | L. Li | Z. Liptak | S. Longo | T. Lueck | S. Maity | E. Manoni | S. Marcello | C. Marinas | D. Matvienko | F. Metzner | C. Miller | M. Mrvar | R. Mussa | M. Naruki | B. Paschen | T. Pedlar | I. Peruzzi | E. Prencipe | S. Reiter | G. Rizzo | L. Rizzuto | J. Roney | A. Rostomyan | N. Rout | S. Sandilya | A. Sangal | L. Šantelj | B. Scavino | Y. Seino | J. Shiu | B. Spruck | R. Stroili | M. Sumihama | W. Sutcliffe | M. Takizawa | U. Tamponi | K. Tanida | N. Taniguchi | F. Tenchini | M. Uchida | R. Tonder | A. Vinokurova | L. Vitale | H. Wakeling | X. Xu | S. Yamada | S. Yang | L. Zani | X. Zhou | V. Bertacchi | M. Campajola | S. Park | S. Wallner | S. Kohani | D. Shtol | E. Bertholet | G. Dujany | T. Humair | M. Milesi | P. Lewis | G. Angioni | P. Rados | J. Libby | J. Serrano | A. Canto | D. Tonelli | M. Dorigo | A. Bobrov | S. Stefkova | S. Spataro | K. Matsuoka | D. Jaffe | J. Kumar | H. Ahmed | F. Bernlochner | R. Sobie | F. Diberder | S. Dubey | M. Hedges | G. Karyan | Y. Kim | K. Kumara | M. Masuda | A. Natochii | N. Nisar | T. Podobnik | Y. Unno | J. Yin | J. Cerasoli | T. Grammatico | Q. Ji | S. Motte | Z. Liu | M. Watanabe | F. Bianchi | A. Paladino | A. Budano | M. Reif | L. Massaccesi | P. Oskin | T. V. Dong | C. Martellini | C. Praz | W. Gradl | Debabrata Biswas | F. Dattola | W. Shan | Y. Yook | Q. Liu | K. Hara | N. Akopov | Alessio Martini | R. Dhamija | K. Gudkova | E. Jang | L. Nayak | C. Sharma | E. Wang | M. Bauer | D. Ferlewicz | T. Gu | R. Itoh | K. Kim | E. Kovalenko | W. Yan | V. Zhukova | M. Bravcko | Z. Dolevzal | P. Kodyvs | P. Krivzan | S. Patra | M. Starivc | L. Aggarwal | H. Bae | J. Becker | M. Bertemes | K. Chirapatpimol | L. Corona | G. Marino | A. D. Yta-Hernández | I. Jim'enez | K. Dort | M. Eliachevitch | T. Fillinger | I. L. Cruz | E. Hill | M. Hohmann | H. Junkerkalefeld | D. Levit | C. Lyu | R. Manfredi | G. Nazaryan | F. Pham | S. Pokharel | S. Raiz | A. Selce | H. Svidras | H. Tanigawa | R. Tiwary | Y. Uematsu | K. Unger | M. Welsch | D. Bodrov | J. Borah | P. Chang | Swaroop B. Banerjee | C. Shen | Y. Sato | Y. Nakazawa | S. Bansal | S. Watanuki | G. D. Nardo | L. Martel | S. Granderath | R. Maiti | S. Ito | K. Cho | S. Choudhury | S. Hazra | D. Narwal | Y. Zhai | M. Kaleta | R. Kumar | R. Leboucher | K. Nakamura | L. Polat | Z. Wang | M. Wakai | K. Uno | J. Bennett | Y. Sue | A. Baur | A. Beaubien | P. Cheema | R. Sangro | S. Dreyer | P. Ecker | G. Giakoustidis | N. Ipsita | W. Jacobs | T. Koga | M. Laurenza | J. McKenna | N. Molina-Gonzalez | S. Moneta | K. Parham | C. Schmitt | T. Shillington | J. Skorupa | M. Takahashi | S. Tanaka | I. Tsaklidis | V. Vobbilisetti | X. Wang | R. vZlebvc'ik | K. Kang | S. Suzuki | C. Chen | M. Iwasaki | C. Kim | K. Kojima | S. Prell | H. Miyake | H. Cho | S. Paul | H. Ye | T. Martinov | Y. Ma | G. Ghevondyan | A. Manthei | A. Charan | N. Rad | R. Giordano | B. C. I. Adachi | S. Maurya | C. Hsu | A. Gabrielli | M. García-Hernández | Y. Jin | L. Santelj | J. Park | F. Meier | S. Cho | J. Lange | A. Panta | J. Singh | Q. Zhou | A. Vossen | S. Stefkova | G. Gaudino | K. Yoshihara | Z. Gruberov'a | G. Raeuber | M. Mantovano | D. Marcantonio | V. Vismaya | D. Ghosh | S. Maharana | Q. Zhou | S. Cho

[1]  P. Bambade,et al.  Measurements of beam backgrounds in SuperKEKB Phase 2 , 2021, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment.

[2]  Y. Kato,et al.  B-flavor tagging at Belle II , 2021, The European Physical Journal C.

[3]  Tadeas Bilka,et al.  Simultaneous Global and Local Alignment of the Belle II Tracking Detectors , 2021, EPJ Web of Conferences.

[4]  T. Kuhr,et al.  Global decay chain vertex fitting at Belle II , 2019, 1901.11198.

[5]  D. Lucchesi,et al.  Measurement of CP violation in B 0 → J/ψK 0 S decays , 2018 .

[6]  U. Nierste,et al.  Penguin Contributions to CP Phases in B(d,s) Decays to Charmonium. , 2015, Physical review letters.

[7]  Peter Skands,et al.  An introduction to PYTHIA 8.2 , 2014, Comput. Phys. Commun..

[8]  Toshihiro Mimashi,et al.  Accelerator design at SuperKEKB , 2013 .

[9]  H. J. Kim,et al.  Precise measurement of the CP violation parameter sin2φ1 in B0→(cc¯)K0 decays. , 2012, Physical review letters.

[10]  J. R. Wilson,et al.  Measurement of time-dependent CP asymmetry in B0→cc̄K(*)0 decays , 2022 .

[11]  Wolfgang Waltenberger,et al.  The RAVE/VERTIGO vertex reconstruction toolkit and framework , 2008 .

[12]  David Hinkley,et al.  Bootstrap Methods: Another Look at the Jackknife , 2008 .

[13]  W. Hulsbergen,et al.  Decay chain fitting with a Kalman filter , 2005, physics/0503191.

[14]  M. Pivk,et al.  SPlot: A Statistical tool to unfold data distributions , 2004, physics/0402083.

[15]  D. Kirkby,et al.  Impact of tag-side interference on time-dependent CP asymmetry measurements using coherent B 0 B 0 pairs , 2003, hep-ex/0303030.

[16]  A. Dell'Acqua,et al.  Geant4 - A simulation toolkit , 2003 .

[17]  D. Lange,et al.  The EvtGen particle decay simulation package , 2001 .

[18]  Z. Was,et al.  The precision Monte Carlo event generator KK for two-fermion final states in e+e− collisions☆ , 1999, hep-ph/9912214.

[19]  Stephen Wolfram,et al.  Observables for the Analysis of Event Shapes in e+ e- Annihilation and Other Processes , 1978 .

[20]  Makoto Kobayashi,et al.  CP Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction , 1973 .