Measurement of $C\!P$ observables in $B^\pm \rightarrow D K^\pm$ and $B^\pm \rightarrow D π^\pm$ with two- and four-body $D$ decays

LHCb collaboration, R. Aaij, C. Abellán Beteta, B. Adeva, M. Adinolfi, Z. Ajaltouni, S. Akar, 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, G. Andreassi, M. Andreotti, J. E. Andrews, R. B. Appleby, O. Aquines Gutierrez, F. Archilli, P. d'Argent, A. Artamonov, M. Artuso, E. Aslanides, G. Auriemma, M. Baalouch, S. Bachmann, J. J. Back, A. Badalov, C. Baesso, S. Baker, W. Baldini, R. J. Barlow, C. Barschel, S. Barsuk, W. Barter, V. Batozskaya, V. Battista, A. Bay, L. Beaucourt, J. Beddow, F. Bedeschi, I. Bediaga, L. J. Bel, V. Bellee, N. Belloli, I. Belyaev, E. Ben-Haim, G. Bencivenni, S. Benson, J. Benton, A. Berezhnoy, R. Bernet, A. Bertolin, F. Betti, M. -O. Bettler, M. van Beuzekom, S. Bifani, P. Billoir, T. Bird, A. Birnkraut, A. Bizzeti, T. Blake, F. Blanc, J. Blouw, S. Blusk, V. Bocci, A. Bondar, N. Bondar, W. Bonivento, A. Borgheresi, S. Borghi, M. Borisyak, M. Borsato, M. Boubdir, T. J. V. Bowcock, E. Bowen, C. Bozzi, S. Braun, M. Britsch, T. Britton, J. Brodzicka, E. Buchanan, C. Burr, A. Bursche, J. Buytaert, S. Cadeddu, R. Calabrese, M. Calvi, M. Calvo Gomez, P. Campana, D. Campora Perez, L. Capriotti, A. Carbone, G. Carboni, R. Cardinale, A. Cardini, P. Carniti, L. Carson, K. Carvalho Akiba, G. Casse, L. Cassina, L. Castillo Garcia, M. Cattaneo, Ch. Cauet, G. Cavallero, R. Cenci, M. Charles, Ph. Charpentier, G. Chatzikonstantinidis, M. Chefdeville, S. Chen, S. -F. Cheung, M. Chrzaszcz, X. Cid Vidal, G. Ciezarek, P. E. L. Clarke, M. Clemencic, H. V. Cliff, J. Closier, V. Coco, J. Cogan, E. Cogneras, V. Cogoni, L. Cojocariu, G. Collazuol, P. Collins, A. Comerma-Montells, A. Contu, A. Cook, M. Coombes, S. Coquereau, G. Corti, M. Corvo, B. Couturier, G. A. Cowan, D. C. Craik, A. Crocombe, M. Cruz Torres, S. Cunliffe, R. Currie, C. D'Ambrosio, E. Dall'Occo, J. Dalseno, P. N. Y. David, A. Davis, O. De Aguiar Francisco, K. De Bruyn, S. De Capua, M. De Cian, J. M. De Miranda, L. De Paula, P. De Simone, C. -T. Dean, D. Decamp, M. Deckenhoff, L. Del Buono, N. Déléage, M. Demmer, D. Derkach, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, A. Di Canto, F. Di Ruscio, H. Dijkstra, F. Dordei, M. Dorigo, A. Dosil Suárez, A. Dovbnya, K. Dreimanis, L. Dufour, G. Dujany, K. Dungs, 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, H. M. Evans, T. Evans, A. Falabella, C. Färber, N. Farley, S. Farry, R. Fay, D. Fazzini, D. Ferguson, V. Fernandez Albor, F. Ferrari, F. Ferreira Rodrigues, M. Ferro-Luzzi, S. Filippov, M. Fiore, M. Fiorini, M. Firlej, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, K. Fohl, M. Fontana, F. Fontanelli, D. C. Forshaw, R. Forty, 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. García Pardiñas, J. Garra Tico, L. Garrido, P. J. Garsed, D. Gascon, C. Gaspar, L. Gavardi, G. Gazzoni, D. Gerick, E. Gersabeck, M. Gersabeck, T. Gershon, Ph. Ghez, S. Gianì, V. Gibson, O. G. Girard, L. Giubega, V. V. Gligorov, C. Göbel, D. Golubkov, A. Golutvin, A. Gomes, C. Gotti, M. Grabalosa Gándara, R. Graciani Diaz, L. A. Granado Cardoso, E. Graugés, E. Graverini, G. Graziani, A. Grecu, P. Griffith, L. Grillo, O. Grünberg, B. Gui, E. Gushchin, Yu. Guz, T. Gys, T. Hadavizadeh, C. Hadjivasiliou, G. Haefeli, C. Haen, S. C. Haines, S. Hall, B. Hamilton, X. Han, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, S. T. Harnew, J. Harrison, J. He, T. Head, A. Heister, K. Hennessy, P. Henrard, L. Henry, J. A. Hernando Morata, E. van Herwijnen, M. Heß, A. Hicheur, D. Hill, M. Hoballah, C. Hombach, L. Hongming, W. Hulsbergen, T. Humair, M. Hushchyn, N. Hussain, D. Hutchcroft, M. Idzik, P. Ilten, R. Jacobsson, A. Jaeger, J. Jalocha, E. Jans, A. Jawahery, M. John, D. Johnson, C. R. Jones, C. Joram, B. Jost, N. Jurik, S. Kandybei, W. Kanso, M. Karacson, T. M. Karbach, S. Karodia, M. Kecke, M. Kelsey, I. R. Kenyon, M. Kenzie, T. Ketel, E. Khairullin, B. Khanji, C. Khurewathanakul, T. Kirn, S. Klaver, K. Klimaszewski, M. Kolpin, I. Komarov, R. F. Koopman, P. Koppenburg, M. Kozeiha, L. Kravchuk, K. Kreplin, M. Kreps, P. Krokovny, F. Kruse, W. Krzemien, W. Kucewicz, M. Kucharczyk, V. Kudryavtsev, A. K. Kuonen, K. Kurek, T. Kvaratskheliya, D. Lacarrere, G. Lafferty, A. Lai, D. Lambert, 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, E. Lemos Cid, O. Leroy, T. Lesiak, B. Leverington, Y. Li, T. Likhomanenko, R. Lindner, C. Linn, F. Lionetto, B. Liu, X. Liu, D. Loh, I. Longstaff, J. H. Lopes, D. Lucchesi, M. Lucio Martinez, H. Luo, A. Lupato, E. Luppi, O. Lupton, N. Lusardi, A. Lusiani, X. Lyu, F. Machefert, F. Maciuc, O. Maev, K. Maguire, S. Malde, A. Malinin, G. Manca, G. Mancinelli, P. Manning, A. Mapelli, J. Maratas, J. F. Marchand, U. Marconi, C. Marin Benito, P. Marino, J. Marks, G. Martellotti, M. Martin, M. Martinelli, D. Martinez Santos, F. Martinez Vidal, D. Martins Tostes, L. M. Massacrier, A. Massafferri, R. Matev, A. Mathad, Z. Mathe, C. Matteuzzi, A. Mauri, B. Maurin, A. Mazurov, M. McCann, J. McCarthy, A. McNab, R. McNulty, B. Meadows, F. Meier, M. Meissner, D. Melnychuk, M. Merk, A Merli, E Michielin, D. A. Milanes, M. -N. Minard, D. S. Mitzel, J. Molina Rodriguez, I. A. Monroy, S. Monteil, M. Morandin, P. Morawski, A. Mordà, M. J. Morello, J. Moron, A. B. Morris, R. Mountain, F. Muheim, D. Müller, J. Müller, K. Müller, V. Müller, M. Mussini, B. Muster, P. Naik, T. Nakada, R. Nandakumar, A. Nandi, I. Nasteva, M. Needham, N. Neri, S. Neubert, N. Neufeld, M. Neuner, A. D. Nguyen, C. Nguyen-Mau, V. Niess, S. Nieswand, R. Niet, N. Nikitin, T. Nikodem, A. Novoselov, D. P. O'Hanlon, A. Oblakowska-Mucha, V. Obraztsov, S. Ogilvy, O. Okhrimenko, R. Oldeman, C. J. G. Onderwater, B. Osorio Rodrigues, J. M. Otalora Goicochea, A. Otto, P. Owen, A. Oyanguren, A. Palano, F. Palombo, M. Palutan, J. Panman, A. Papanestis, M. Pappagallo, L. L. Pappalardo, C. Pappenheimer, W. Parker, C. Parkes, G. Passaleva, G. D. Patel, M. Patel, C. Patrignani, A. Pearce, A. Pellegrino, G. Penso, M. Pepe Altarelli, S. Perazzini, P. Perret, L. Pescatore, K. Petridis, A. Petrolini, M. Petruzzo, E. Picatoste Olloqui, B. Pietrzyk, M. Pikies, D. Pinci, A. Pistone, A. Piucci, S. Playfer, M. Plo Casasus, T. Poikela, F. Polci, A. Poluektov, I. Polyakov, E. Polycarpo, A. Popov, D. Popov, B. Popovici, C. Potterat, E. Price, J. D. Price, J. Prisciandaro, A. Pritchard, C. Prouve, V. Pugatch, A. Puig Navarro, G. Punzi, W. Qian, R. Quagliani, B. Rachwal, J. H. Rademacker, M. Rama, M. Ramos Pernas, M. S. Rangel, I. Raniuk, G. Raven, F. Redi, S. Reichert, A. C. dos Reis, V. Renaudin, S. Ricciardi, S. Richards, M. Rihl, K. Rinnert, V. Rives Molina, P. Robbe, A. B. Rodrigues, E. Rodrigues, J. A. Rodriguez Lopez, P. Rodriguez Perez, A. Rogozhnikov, S. Roiser, V. Romanovsky, A. Romero Vidal, J. W. Ronayne, M. Rotondo, T. Ruf, P. Ruiz Valls, J. J. Saborido Silva, N. Sagidova, B. Saitta, V. Salustino Guimaraes, C. Sanchez Mayordomo, B. Sanmartin Sedes, R. Santacesaria, C. Santamarina Rios, M. Santimaria, E. Santovetti, A. Sarti, C. Satriano, A. Satta, D. M. Saunders, D. Savrina, S. Schael, M. Schiller, H. Schindler, M. Schlupp, M. Schmelling, T. Schmelzer, B. Schmidt, O. Schneider, A. Schopper, M. Schubiger, M. -H. Schune, R. Schwemmer, B. Sciascia, A. Sciubba, A. Semennikov, A. Sergi, N. Serra, J. Serrano, L. Sestini, P. Seyfert, M. Shapkin, I. Shapoval, Y. Shcheglov, T. Shears, L. Shekhtman, V. Shevchenko, A. Shires, B. G. Siddi, R. Silva Coutinho, L. Silva de Oliveira, G. Simi, M. Sirendi, N. Skidmore, T. Skwarnicki, E. Smith, I. T. Smith, J. Smith, M. Smith, H. Snoek, M. D. Sokoloff, F. J. P. Soler, F. Soomro, D. Souza, B. Souza De Paula, B. Spaan, P. Spradlin, S. Sridharan, F. Stagni, M. Stahl, S. Stahl, S. Stefkova, O. Steinkamp, O. Stenyakin, S. Stevenson, S. Stoica, S. Stone, B. Storaci, S. Stracka, M. Straticiuc, U. Straumann, L. Sun, W. Sutcliffe, K. Swientek, S. Swientek, V. Syropoulos, M. Szczekowski, T. Szumlak, S. T'Jampens, A. Tayduganov, T. Tekampe, G. Tellarini, F. Teubert, C. Thomas, E. Thomas, J. van Tilburg, V. Tisserand, M. Tobin, S. Tolk, L. Tomassetti, D. Tonelli, S. Topp-Joergensen, E. Tournefier, S. Tourneur, K. Trabelsi, M. Traill, M. T. Tran, M. Tresch, A. Trisovic, A. Tsaregorodtsev, P. Tsopelas, N. Tuning, A. Ukleja, A. Ustyuzhanin, U. Uwer, C. Vacca, V. Vagnoni, S. Valat, G. Valenti, A. Vallier, R. Vazquez Gomez, P. Vazquez Regueiro, C. Vázquez Sierra, S. Vecchi, M. van Veghel, J. J. Velthuis, M. Veltri, G. Veneziano, M. Vesterinen, B. Viaud, D. Vieira, M. Vieites Diaz, X. Vilasis-Cardona, V. Volkov, A. Vollhardt, D. Voong, A. Vorobyev, V. Vorobyev, C. Voß, J. A. de Vries, R. Waldi, C. Wallace, R. Wallace, J. Walsh, J. Wang, D. R. Ward, N. K. Watson, D. Websdale, A. Weiden, M. Whitehead, J. Wicht, G. Wilkinson, M. Wilkinson, M. Williams, M. P. Williams, M. Williams, T. Williams, F. F. Wilson, J. Wimberley, J. Wishahi, W. Wislicki, M. Witek, G. Wormser, S. A. Wotton, K. Wraight, S. Wright, K. Wyllie, Y. Xie, Z. Xu, Z. Yang, H. Yin, J. Yu, X. Yuan, O. Yushchenko, M. Zangoli, M. Zavertyaev, L. Zhang, Y. Zhang, A. Zhelezov, Y. Zheng, A. Zhokhov, L. Zhong, V. Zhukov, S. Zucchelli

Published 2016-03-29Version 1

Measurements of $C\!P$ observables in $B^\pm \rightarrow D K^\pm$ and $B^\pm \rightarrow D \pi^\pm$ decays are presented where the $D$ meson is reconstructed in the final states $K^\pm\pi^\mp$, $\pi^\pm K^\mp$, $K^+K^-$, $\pi^+\pi^-$, $K^\pm\pi^\mp \pi^+ \pi^-$, $\pi^\pm K^\mp \pi^+ \pi^-$ and $\pi^+ \pi^- \pi^+ \pi^-$. This analysis uses a sample of charged $B$ mesons from $pp$ collisions collected by the LHCb experiment in 2011 and 2012, corresponding to an integrated luminosity of 3.0 fb$^{-1}$. Various \CP-violating effects are reported and together these measurements provide important input for the determination of the unitarity triangle angle $\gamma$. The analysis of the four-pion $D$ decay mode is the first of its kind.