Measurement of $CP$ violation and constraints on the CKM angle $γ$ in $B^{\pm}\rightarrow D K^{\pm}$ with $D \rightarrow K_S^0 π^+ π^-$ decays

LHCb collaboration, R. Aaij, B. Adeva, M. Adinolfi, A. Affolder, Z. Ajaltouni, J. Albrecht, F. Alessio, M. Alexander, S. Ali, G. Alkhazov, P. Alvarez Cartelle, A. A. Alves Jr, S. Amato, S. Amerio, Y. Amhis, L. An, L. Anderlini, J. Anderson, R. Andreassen, M. Andreotti, J. E. Andrews, R. B. Appleby, O. Aquines Gutierrez, F. Archilli, A. Artamonov, M. Artuso, E. Aslanides, G. Auriemma, M. Baalouch, S. Bachmann, J. J. Back, A. Badalov, V. Balagura, W. Baldini, R. J. Barlow, C. Barschel, S. Barsuk, W. Barter, V. Batozskaya, A. Bay, L. Beaucourt, J. Beddow, F. Bedeschi, I. Bediaga, S. Belogurov, K. Belous, I. Belyaev, E. Ben-Haim, G. Bencivenni, S. Benson, J. Benton, A. Berezhnoy, R. Bernet, M. -O. Bettler, M. van Beuzekom, A. Bien, S. Bifani, T. Bird, A. Bizzeti, P. M. Bjørnstad, T. Blake, F. Blanc, J. Blouw, S. Blusk, V. Bocci, A. Bondar, N. Bondar, W. Bonivento, S. Borghi, A. Borgia, M. Borsato, T. J. V. Bowcock, E. Bowen, C. Bozzi, T. Brambach, J. van den Brand, J. Bressieux, D. Brett, M. Britsch, T. Britton, J. Brodzicka, N. H. Brook, H. Brown, A. Bursche, G. Busetto, J. Buytaert, S. Cadeddu, R. Calabrese, M. Calvi, M. Calvo Gomez, A. Camboni, P. Campana, D. Campora Perez, A. Carbone, G. Carboni, R. Cardinale, A. Cardini, H. Carranza-Mejia, L. Carson, K. Carvalho Akiba, G. Casse, L. Cassina, L. Castillo Garcia, M. Cattaneo, Ch. Cauet, R. Cenci, M. Charles, Ph. Charpentier, S. Chen, S. -F. Cheung, N. Chiapolini, M. Chrzaszcz, K. Ciba, X. Cid Vidal, G. Ciezarek, P. E. L. Clarke, M. Clemencic, H. V. Cliff, J. Closier, V. Coco, J. Cogan, E. Cogneras, P. Collins, A. Comerma-Montells, A. Contu, A. Cook, M. Coombes, S. Coquereau, G. Corti, M. Corvo, I. Counts, B. Couturier, G. A. Cowan, D. C. Craik, M. Cruz Torres, S. Cunliffe, R. Currie, C. D'Ambrosio, J. Dalseno, P. David, P. N. Y. David, A. Davis, K. De Bruyn, S. De Capua, M. De Cian, J. M. De Miranda, L. De Paula, W. De Silva, P. De Simone, D. Decamp, M. Deckenhoff, L. Del Buono, N. Déléage, D. Derkach, O. Deschamps, F. Dettori, A. Di Canto, H. Dijkstra, S. Donleavy, F. Dordei, M. Dorigo, A. Dosil Suárez, D. Dossett, A. Dovbnya, G. Dujany, F. Dupertuis, P. Durante, R. Dzhelyadin, A. Dziurda, A. Dzyuba, S. Easo, U. Egede, V. Egorychev, S. Eidelman, S. Eisenhardt, U. Eitschberger, R. Ekelhof, L. Eklund, I. El Rifai, Ch. Elsasser, S. Ely, S. Esen, A. Falabella, C. Färber, C. Farinelli, N. Farley, S. Farry, RF Fay, D. Ferguson, V. Fernandez Albor, F. Ferreira Rodrigues, M. Ferro-Luzzi, S. Filippov, M. Fiore, M. Fiorini, M. Firlej, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, M. Fontana, F. Fontanelli, R. Forty, O. Francisco, M. Frank, C. Frei, M. Frosini, J. Fu, E. Furfaro, A. Gallas Torreira, D. Galli, S. Gallorini, S. Gambetta, M. Gandelman, P. Gandini, Y. Gao, J. Garofoli, J. Garra Tico, L. Garrido, C. Gaspar, R. Gauld, L. Gavardi, A. Geraci, E. Gersabeck, M. Gersabeck, T. Gershon, Ph. Ghez, A. Gianelle, S. Giani', V. Gibson, L. Giubega, V. V. Gligorov, C. Göbel, D. Golubkov, A. Golutvin, A. Gomes, H. Gordon, C. Gotti, M. Grabalosa Gándara, R. Graciani Diaz, L. A. Granado Cardoso, E. Graugés, G. Graziani, A. Grecu, E. Greening, S. Gregson, P. Griffith, L. Grillo, O. Grünberg, B. Gui, E. Gushchin, Yu. Guz, T. Gys, C. Hadjivasiliou, G. Haefeli, C. Haen, S. C. Haines, S. Hall, B. Hamilton, T. Hampson, X. Han, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, S. T. Harnew, J. Harrison, T. Hartmann, J. He, T. Head, V. Heijne, K. Hennessy, P. Henrard, L. Henry, J. A. Hernando Morata, E. van Herwijnen, M. Heß, A. Hicheur, D. Hill, M. Hoballah, C. Hombach, W. Hulsbergen, P. Hunt, N. Hussain, D. Hutchcroft, D. Hynds, M. Idzik, P. Ilten, R. Jacobsson, A. Jaeger, J. Jalocha, E. Jans, P. Jaton, A. Jawahery, F. Jing, M. John, D. Johnson, C. R. Jones, C. Joram, B. Jost, N. Jurik, M. Kaballo, S. Kandybei, W. Kanso, M. Karacson, T. M. Karbach, M. Kelsey, I. R. Kenyon, T. Ketel, B. Khanji, C. Khurewathanakul, S. Klaver, O. Kochebina, M. Kolpin, I. Komarov, R. F. Koopman, P. Koppenburg, M. Korolev, A. Kozlinskiy, L. Kravchuk, K. Kreplin, M. Kreps, G. Krocker, P. Krokovny, F. Kruse, M. Kucharczyk, V. Kudryavtsev, K. Kurek, T. Kvaratskheliya, V. N. La Thi, D. Lacarrere, G. Lafferty, A. Lai, D. Lambert, R. W. Lambert, E. Lanciotti, G. Lanfranchi, C. Langenbruch, B. Langhans, T. Latham, C. Lazzeroni, R. Le Gac, J. van Leerdam, J. -P. Lees, R. Lefèvre, A. Leflat, J. Lefrançois, S. Leo, O. Leroy, T. Lesiak, B. Leverington, Y. Li, M. Liles, R. Lindner, C. Linn, F. Lionetto, B. Liu, G. Liu, S. Lohn, I. Longstaff, J. H. Lopes, N. Lopez-March, P. Lowdon, H. Lu, D. Lucchesi, H. Luo, A. Lupato, E. Luppi, O. Lupton, F. Machefert, I. V. Machikhiliyan, F. Maciuc, O. Maev, S. Malde, G. Manca, G. Mancinelli, A. Mapelli, J. Maratas, J. F. Marchand, U. Marconi, C. Marin Benito, P. Marino, R. Märki, J. Marks, G. Martellotti, A. Martens, A. Martín Sánchez, M. Martinelli, D. Martinez Santos, F. Martinez Vidal, D. Martins Tostes, A. Massafferri, R. Matev, Z. Mathe, C. Matteuzzi, A. Mazurov, M. McCann, J. McCarthy, A. McNab, R. McNulty, B. McSkelly, B. Meadows, F. Meier, M. Meissner, M. Merk, D. A. Milanes, M. -N. Minard, N. Moggi, J. Molina Rodriguez, S. Monteil, D. Moran, M. Morandin, P. Morawski, A. Mordà, M. J. Morello, J. Moron, A. -B. Morris, R. Mountain, F. Muheim, K. Müller, R. Muresan, M. Mussini, B. Muster, P. Naik, T. Nakada, R. Nandakumar, I. Nasteva, M. Needham, N. Neri, S. Neubert, N. Neufeld, M. Neuner, A. D. Nguyen, T. D. Nguyen, C. Nguyen-Mau, M. Nicol, V. Niess, R. Niet, N. Nikitin, T. Nikodem, A. Novoselov, A. Oblakowska-Mucha, V. Obraztsov, S. Oggero, S. Ogilvy, O. Okhrimenko, R. Oldeman, G. Onderwater, M. Orlandea, J. M. Otalora Goicochea, P. Owen, A. Oyanguren, B. K. Pal, A. Palano, F. Palombo, M. Palutan, J. Panman, A. Papanestis, M. Pappagallo, C. Parkes, C. J. Parkinson, G. Passaleva, G. D. Patel, M. Patel, C. Patrignani, A. Pazos Alvarez, A. Pearce, A. Pellegrino, M. Pepe Altarelli, S. Perazzini, E. Perez Trigo, P. Perret, M. Perrin-Terrin, L. Pescatore, E. Pesen, K. Petridis, A. Petrolini, E. Picatoste Olloqui, B. Pietrzyk, T. Pilař, D. Pinci, A. Pistone, S. Playfer, M. Plo Casasus, F. Polci, A. Poluektov, E. Polycarpo, A. Popov, D. Popov, B. Popovici, C. Potterat, A. Powell, J. Prisciandaro, A. Pritchard, C. Prouve, V. Pugatch, A. Puig Navarro, G. Punzi, W. Qian, B. Rachwal, J. H. Rademacker, B. Rakotomiaramanana, M. Rama, M. S. Rangel, I. Raniuk, N. Rauschmayr, G. Raven, S. Reichert, M. M. Reid, A. C. dos Reis, S. Ricciardi, A. Richards, M. Rihl, K. Rinnert, V. Rives Molina, D. A. Roa Romero, P. Robbe, A. B. Rodrigues, E. Rodrigues, P. Rodriguez Perez, S. Roiser, V. Romanovsky, A. Romero Vidal, M. Rotondo, J. Rouvinet, T. Ruf, F. Ruffini, H. Ruiz, P. Ruiz Valls, G. Sabatino, J. J. Saborido Silva, N. Sagidova, P. Sail, B. Saitta, V. Salustino Guimaraes, C. Sanchez Mayordomo, B. Sanmartin Sedes, R. Santacesaria, C. Santamarina Rios, E. Santovetti, M. Sapunov, A. Sarti, C. Satriano, A. Satta, M. Savrie, D. Savrina, M. Schiller, H. Schindler, M. Schlupp, M. Schmelling, B. Schmidt, O. Schneider, A. Schopper, M. -H. Schune, R. Schwemmer, B. Sciascia, A. Sciubba, M. Seco, A. Semennikov, K. Senderowska, I. Sepp, N. Serra, J. Serrano, L. Sestini, P. Seyfert, M. Shapkin, I. Shapoval, Y. Shcheglov, T. Shears, L. Shekhtman, V. Shevchenko, A. Shires, R. Silva Coutinho, G. Simi, M. Sirendi, N. Skidmore, T. Skwarnicki, N. A. Smith, E. Smith, E. Smith, J. Smith, M. Smith, H. Snoek, M. D. Sokoloff, F. J. P. Soler, F. Soomro, D. Souza, B. Souza De Paula, B. Spaan, A. Sparkes, P. Spradlin, F. Stagni, S. Stahl, O. Steinkamp, O. Stenyakin, S. Stevenson, S. Stoica, S. Stone, B. Storaci, S. Stracka, M. Straticiuc, U. Straumann, R. Stroili, V. K. Subbiah, L. Sun, W. Sutcliffe, K. Swientek, S. Swientek, V. Syropoulos, M. Szczekowski, P. Szczypka, D. Szilard, T. Szumlak, S. T'Jampens, M. Teklishyn, G. Tellarini, F. Teubert, C. Thomas, E. Thomas, J. van Tilburg, V. Tisserand, M. Tobin, S. Tolk, L. Tomassetti, D. Tonelli, S. Topp-Joergensen, N. Torr, E. Tournefier, S. Tourneur, M. T. Tran, M. Tresch, A. Tsaregorodtsev, P. Tsopelas, N. Tuning, M. Ubeda Garcia, A. Ukleja, A. Ustyuzhanin, U. Uwer, V. Vagnoni, G. Valenti, A. Vallier, R. Vazquez Gomez, P. Vazquez Regueiro, C. Vázquez Sierra, S. Vecchi, J. J. Velthuis, M. Veltri, G. Veneziano, M. Vesterinen, B. Viaud, D. Vieira, M. Vieites Diaz, X. Vilasis-Cardona, A. Vollhardt, D. Volyanskyy, D. Voong, A. Vorobyev, V. Vorobyev, C. Voß, H. Voss, J. A. de Vries, R. Waldi, C. Wallace, R. Wallace, J. Walsh, S. Wandernoth, J. Wang, D. R. Ward, N. K. Watson, D. Websdale, M. Whitehead, J. Wicht, D. Wiedner, G. Wilkinson, M. P. Williams, M. Williams, F. F. Wilson, J. Wimberley, J. Wishahi, W. Wislicki, M. Witek, G. Wormser, S. A. Wotton, S. Wright, S. Wu, K. Wyllie, Y. Xie, Z. Xing, Z. Xu, Z. Yang, X. Yuan, O. Yushchenko, M. Zangoli, M. Zavertyaev, F. Zhang, L. Zhang, W. C. Zhang, Y. Zhang, A. Zhelezov, A. Zhokhov, L. Zhong, A. Zvyagin

Published 2014-07-23, updated 2014-10-07Version 2

A model-dependent amplitude analysis of $B^{\pm} \rightarrow D K^{\pm}$ with $D \rightarrow K_S^0 \pi^+ \pi^-$ decays is performed using proton-proton collision data, corresponding to an integrated luminosity of $1$ fb$^{-1}$, recorded by LHCb at a centre-of-mass energy of $7$ TeV in $2011$. Values of the $CP$ violation observables $x_{\pm}$ and $y_{\pm}$, which are sensitive to the CKM angle $\gamma$, are measured to be \begin{align*} x_- &= +0.027 \pm 0.044 ^{+0.010}_{-0.008} \pm 0.001, \\ y_- &= +0.013 \pm 0.048 ^{+0.009}_{-0.007} \pm 0.003, \\ x_+ &= -0.084 \pm 0.045 \pm 0.009 \pm 0.005, \\ y_+ &= -0.032 \pm 0.048 ^{+0.010}_{-0.009} \pm 0.008, \end{align*} where the first uncertainty is statistical, the second systematic and the third arises from the uncertainty of the $D \rightarrow K_S^0 \pi^+ \pi^-$ amplitude model. The value of $\gamma$ is determined to be $(84^{+49}_{-42})^\circ$, including all sources of uncertainty. Neutral $D$ meson mixing is found to have negligible effect.