Study of charm mixing and CP violation with D0 → K±π∓π±π∓ decays
A bstract A study of charm mixing and CP violation in D 0 → K ± π ∓ π ± π ∓ decays is performed using data collected by the LHCb experiment in proton-proton collisions from 2015 to 2018, corresponding to an integrated luminosity of 6 fb − 1 . The ratio of promptly produced D 0 → K + π − π + π − to D 0 → K − π + π − π + decay rates is measured as a function of D 0 decay time, both inclusive over phase space and in bins of phase space. Taking external inputs for the $$ {D}^0-{\overline{D}}^0 $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msup> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msup> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:msup> <mml:mover> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mover> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msup> </mml:math> mixing parameters x and y allows constraints to be obtained on the hadronic parameters of the charm decay. When combined with previous measurements from charm-threshold experiments and at LHCb, improved knowledge is obtained for these parameters, which is valuable for studies of the angle γ of the Unitarity Triangle. An alternative analysis is also performed, in which external inputs are taken for the hadronic parameters, and the mixing parameters are determined, including ∆ x and ∆ y , which are nonzero in the presence of CP violation. It is found that $$ x=\left(0.{85}_{-0.24}^{+0.15}\right)\% $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mi>x</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>.</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mn>85</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.24</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.15</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>%</mml:mo> </mml:math> , $$ y=\left(0.{21}_{-0.27}^{+0.29}\right)\% $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mi>y</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>.</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mn>21</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.27</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.29</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>%</mml:mo> </mml:math> , ∆ x = (−0 . 02 ± 0 . 04) % and $$ \Delta y=\left(0.0{2}_{-0.03}^{+0.04}\right)\% $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mi>Δ</mml:mi> <mml:mi>y</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mn>0.0</mml:mn> <mml:msubsup> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.03</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.04</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>%</mml:mo> </mml:math> . These results are consistent with previous measurements and the hypothesis of CP conservation.
Authors
- O. Leroy (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2589-240X)
- S. Schulte
- H. L. (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9771-2802)
- Volodymyr Svintozelskyi (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0798-5864)
- G. M. Manca (ORCID: https://orcid.org/0009-0002-4673-3691)
- M. Piccini
- J. Daniel
- V.A. Kushnir
- W. Baldini (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7658-8777)
- J.E. van Eldik
- A. Schopper (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8581-3312)
- G. Mancinelli (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1144-3678)
- L Congedo
- R. Shorkin
- D. Nicotra (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7513-3033)
- Lorenzo Nisi (ORCID: https://orcid.org/0009-0006-8445-8968)
- Carlos María Moreno Pérez
- C. De Angelis (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0546-3608)
- Gregory B. Vásquez
- B. M. Delaney
- Gabriel Matthew Nowak
- Martin R. Schiller (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1671-6823)
- Mia Sauda Bovill (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4037-5360)
- J. Reich (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2657-4040)
- C. Mancuso
- B. Sciascia (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0670-006X)
- Lijuan Hao (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4284-0855)
- J. Dalseno (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3288-4683)
- R. Forty (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2103-7577)
- Susan Dekkers (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2528-863X)
- P. Durante
- V. Yeroshenko (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8771-0579)
- T. Fiutowski (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2342-8854)
- L. Paolucci
- H. Tilquin
- S. Capelli (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0300-2752)
- A. Balboni (ORCID: https://orcid.org/0009-0003-8872-976X)
- Domenico Riccardi (ORCID: https://orcid.org/0009-0009-8397-572X)
- Zachary Baldwin (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8534-0922)
- F. Bedeschi (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8315-2119)
- A. M. Donohoe
- Michał Idzik (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8446-4966)
- Dhaval Parmar (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4031-7144)
- R. Caravaca-Mora (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8010-0447)
- M. Atzeni
- M. Sorbi (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3333-1589)
- Adeline Perro (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0673-9098)
- Fabio Redi
- R. Van Laak (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7738-6066)
- Viktor Mytrochenko (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3002-7402)
- A. Perrevoort (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6343-447X)
- M. O Olocco
- Alexander Korchin (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7947-170X)
- C. Patrignani (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5882-1747)
- D Liu (ORCID: https://orcid.org/0009-0001-3513-6587)
- M. Winn (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2207-0101)
- Sedat Akar
- Antonella Lai (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5443-4870)
- M. Caporale (ORCID: https://orcid.org/0009-0008-9395-8723)
- A. Bitadze (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7979-1092)
- C. Trippl (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3664-1240)
- Julia Roensch
- A. Xu
- Sarah Ely
- N. Cooke (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4179-3700)
- Jan de Boer (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9188-9324)
- J. Scifo (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7595-6125)
- Eugenia Spedicato
- Kate Lynch
- Julie Bex
- M. Vesterinen (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7717-2765)
- Pierre d’Argent
- E. S. Smith (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5912-9026)
- Alexander Davidson (ORCID: https://orcid.org/0009-0002-0647-2028)
- Di Yang (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2366-8869)
- G. Morello
- C. Dong
- S. Klaver (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7909-1272)
- R. Aleksiejūnas (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9093-2252)
- Kelley L. Richardson (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7344-0312)
- Graham Hallett (ORCID: https://orcid.org/0009-0005-1427-6520)
- R. Bolzonella (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0055-0577)
- L. Golinka-Bezshyyko (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0613-5374)
- M. Saur (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8752-4293)
- T. Poeschl (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3754-7221)
- D. Ao (ORCID: https://orcid.org/0009-0002-1990-7289)
- I. Chahrour
- Salvatore Calì (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7464-6574)
- A. Poluektov (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2222-9925)
- Daniel Magdalinski (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6267-7314)
- Adrien Caillet
- Dong‐Hui Ao (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7388-3372)
- Sophia Ding
- M. Schmelling (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3305-0576)
- А. В. Гавриков (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6439-7332)
- V. Balagura
- G. Darze (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7666-6533)
- G. Zunica
- A. Scarabotto
- T. Hadavizadeh (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5730-8434)
- Marco Argenton
- A. Comerma-Montells (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8980-6048)
- N. Serra (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5033-0580)
- A. Paul (ORCID: https://orcid.org/0009-0006-7202-0811)
- P. Cifra (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3068-7029)
- Gabriele Romolini (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0118-4214)
- Francesco Terzuoli (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9717-225X)
- J. Wagner (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9783-5957)
- Simone Libralon (ORCID: https://orcid.org/0009-0002-5841-9624)
- Lucas Dittmann
- M. Verdoglia (ORCID: https://orcid.org/0009-0006-3864-8365)
- Clarissa Buti (ORCID: https://orcid.org/0009-0009-2488-5548)
- Pedro Nogarolli (ORCID: https://orcid.org/0009-0001-4635-1055)
- Andrej Sarnatskiy (ORCID: https://orcid.org/0009-0007-2159-3633)
- Lea Marie Sophie Dreyfus (ORCID: https://orcid.org/0009-0000-2823-5141)
- Chang Chen (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1561-0798)
- Jairus Tristan Patoc
- A. McNab (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5023-2086)
- R. Cheaib (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5729-8926)
- Y. X. Tan (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9906-7875)
- W. Hu (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2855-0544)
- R. Marchevski (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3410-0918)
- Marta Calvi
- Mikhail Zavertyaev
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- Dong Ao
- Hannah Schmitz (ORCID: https://orcid.org/0009-0007-3506-1291)
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- Chanka Jayaweera (ORCID: https://orcid.org/0009-0004-2328-658X)
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- G Haefeli
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- R. Oldeman (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7025-3407)
- R Cardinale
- A. Modak
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- Ksenia Solovieva (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2168-9137)
- G M (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9230-8894)
- Imanol Corredoira
- K. Swientek
- L. Henry
- C. Kar
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- Stéphane T’Jampens
- T. Szumlak (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2562-7163)
- A. Kupść
- Q. Han (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7958-2917)
- T. Harrison
- R. Lane
- Alexander Rogovskiy (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7548-6530)
- Lucas Martel (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8562-0038)
- J. Heuel
- L. Fantini
- F. Maciuc
- A. Satta
- M. Merk
- Simon Ghizzo (ORCID: https://orcid.org/0009-0001-5178-9385)
- Francesco Zenesini (ORCID: https://orcid.org/0009-0001-2039-9739)
- Aleksandar Bordelius (ORCID: https://orcid.org/0009-0002-3529-8524)
- T. Pajero (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9630-2000)
- A. Biolchini
- G. Benane
- Sneha Malde (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8179-0707)
- Alessandro Bertolin
- Evridki Chatzianagnostou (ORCID: https://orcid.org/0009-0009-3781-1820)
- Debaryaan Sahoo
- Wojciech Krupa
- A. Seuthe
- C Frei
- L. Kravchuk
- Jihyun Bhom
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- M Santimaria
- F. Hemmer
- N. Howarth (ORCID: https://orcid.org/0009-0001-7370-061X)
- Z. Jia
- M. Rama (ORCID: https://orcid.org/0009-0007-5052-9390)
- P. Checchia
- Z. Máthé
- H. Yin
- M. Gandelman
- B. Saitta
- A. Merli
- Kazu Akiba
- A. Davis (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9458-5115)
- R. Forty
- E. Buchanan
- X. Lyu
- L. Widhalm
- Mindaugas Sarpis
- G. Coombs
- T. Ketel
- B. Quintana
- A. Pearce
- S. H. Lee
- D. Popov
- B. Khanji (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3838-281X)
- Z. Mathe
- N. Kleijne
- I. Belov
- H. Tilquin
- L Anderlini
- R. Murta
- Francesca Dordei
- S. Neubert
- R. Bolzonella (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0055-0577)
- L. Carus (ORCID: https://orcid.org/0009-0009-5251-2474)
- E Jans
- Olivier Leroy
- Marco Gersabeck (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2860-6528)
- David Bacher
- N. Tuning (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3255-9514)
- Edward J. Wood (ORCID: https://orcid.org/0009-0009-9636-7029)
- Rebecca Lane
- C. D’Ambrosio (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8985-6857)
- A. Upadhyay (ORCID: https://orcid.org/0009-0000-6052-6889)
- Mark Waterlaat (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4160-9333)
- Quentin Führing (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3179-2525)
- Mrityunjoy Singha (ORCID: https://orcid.org/0009-0005-1271-972X)
- T. Rong (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5479-9212)
- M. Whitehead
- I. Gorbunov (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3777-6606)
- P.H. Owen
- J Moron
- Pasquale Andreola
- Michel de Cian
- Ivan Belyaev
- K. Petridis (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7871-5119)
- C. Satriano (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4976-0460)
- G. Raven (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2897-5323)
- S. Schmitt (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7935-0470)
- C. Lazzeroni (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4074-4787)
- Henry James Linton (ORCID: https://orcid.org/0009-0000-3693-1972)
- Axel Iohner (ORCID: https://orcid.org/0009-0003-1506-7427)
- Leandra Moeser
- S. De Capua
- M. Colonna (ORCID: https://orcid.org/0009-0000-1704-4139)
- Christian Andres Coronel (ORCID: https://orcid.org/0009-0006-9231-4024)
- Saba Faghih (ORCID: https://orcid.org/0009-0008-3848-4967)
- Zaratsyan Areg (ORCID: https://orcid.org/0009-0001-8618-2305)
- Sara Cesare
- Irene Celestino (ORCID: https://orcid.org/0009-0008-0215-0308)
- Alex Patrick Doheny (ORCID: https://orcid.org/0009-0006-2410-6282)
- Samuel James Haken (ORCID: https://orcid.org/0009-0007-9578-2197)
- Andreea-Irina Hedes (ORCID: https://orcid.org/0009-0005-2308-4002)
- Oleg Kravcov (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7148-3335)
- Alberto Bellavista (ORCID: https://orcid.org/0009-0009-3723-834X)
- Tobias Krischan Knospe (ORCID: https://orcid.org/0009-0003-8343-3767)
- George William Scriven (ORCID: https://orcid.org/0009-0004-9997-1647)
- Daniele Provenzano (ORCID: https://orcid.org/0009-0005-9992-9761)
- Francesco Paciolla (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6001-600X)
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- Universidade da Coruña (ES)
- University of Bergamo (IT)
- University of Rome Tor Vergata (IT)
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- University of Modena and Reggio Emilia (IT)
- Uppsala University (SE)
- Jagiellonian University (PL)
- Rutherford Appleton Laboratory (GB)
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- Scuola Normale Superiore (IT)
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- Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Sciences (PL)
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara (IT)
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari (IT)
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Roma Tor Vergata (IT)
- FZU ‒ Institute of Physics of the Academy of Sciences of the Czech Republic (CZ)
- Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (BR)
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova (IT)
- CEA Paris-Saclay (FR)
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Cagliari (IT)
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- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Milano (IT)
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Milano Bicocca (IT)
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati (IT)
- Universidad de Ingeniería y Tecnología (PE)
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna (IT)
- Laboratoire Leprince-Ringuet (FR)
- Max Planck Institute for Nuclear Physics (DE)
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I (IT)
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- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa (IT)
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia (IT)
- University of Chinese Academy of Sciences (CN)
- Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l'Univers (FR)
- Lamarr Institute for Machine Learning and Artificial Intelligence
- Consejo Nacional de Rectores
- Imperial College London (GB)
- École Polytechnique Fédérale de Lausanne (CH)
- The Ohio State University (US)
- University of Bari Aldo Moro (IT)
- Universitat Ramon Llull (ES)
- Monash University (AU)
- University of Cincinnati (US)
- Massachusetts Institute of Technology (US)
- University of Milano-Bicocca (IT)
- University of Maryland, College Park (US)
- European Organization for Nuclear Research (CH)
- AGH University of Krakow (PL)
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- Syracuse University (US)
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- Henan Normal University (CN)
- Lanzhou University (CN)
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- University of Birmingham (GB)
- University of Genoa (IT)
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- Ruhr University Bochum (DE)
- University of Bologna (IT)
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Publication Details
- Journal
- Journal of High Energy Physics
- Published
- 2025-12-19
- DOI
- https://doi.org/10.1007/jhep12(2025)153
- Primary Topic
- Particle physics theoretical and experimental studies
- Type
- article
- Field-Weighted Citation Impact
- 0.00
Funders
- National Science Foundation
- U.S. Department of Energy
- CERN
- UK Research and Innovation
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- Leverhulme Trust
- European Commission
- Deutsche Forschungsgemeinschaft
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- National Natural Science Foundation of China
- Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
- Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek
- Generalitat Valenciana
- Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
- Max-Planck-Gesellschaft
- Ministerstwo Edukacji i Nauki
- Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro
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- Centre National de la Recherche Scientifique
- Financiadora de Estudos e Projetos
- Région Auvergne-Rhône-Alpes
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- Science and Technology Facilities Council
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- Agencia Estatal de Investigación
- Institute of High Energy Physics
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