Amplitude analysis of $D^{0} \rightarrow K^{-} π^{+} π^{+} π^{-}$

M. Ablikim, M. N. Achasov, X. C. Ai, O. Albayrak, M. Albrecht, D. J. Ambrose, A. Amoroso, F. F. An, Q. An, J. Z. Bai, R. Baldini Ferroli, Y. Ban, D. W. Bennett, J. V. Bennett, M. Bertani, D. Bettoni, J. M. Bian, F. Bianchi, E. Boger, I. Boyko, R. A. Briere, H. Cai, X. Cai, O. Cakir, A. Calcaterra, G. F. Cao, S. A. Cetin, J. F. Chang, G. Chelkov, G. Chen, H. S. Chen, H. Y. Chen, J. C. Chen, M. L. Chen, S. Chen, S. J. Chen, X. Chen, X. R. Chen, Y. B. Chen, H. P. Cheng, X. K. Chu, G. Cibinetto, H. L. Dai, J. P. Dai, A. Dbeyssi, D. Dedovich, Z. Y. Deng, A. Denig, I. Denysenko, M. Destefanis, F. De Mori, Y. Ding, C. Dong, J. Dong, L. Y. Dong, M. Y. Dong, Z. L. Dou, S. X. Du, P. F. Duan, J. Z. Fan, J. Fang, S. S. Fang, X. Fang, Y. Fang, R. Farinelli, L. Fava, O. Fedorov, F. Feldbauer, G. Felici, C. Q. Feng, E. Fioravanti, M. Fritsch, C. D. Fu, Q. Gao, X. L. Gao, X. Y. Gao, Y. Gao, Z. Gao, I. Garzia, K. Goetzen, L. Gong, W. X. Gong, W. Gradl, M. Greco, M. H. Gu, Y. T. Gu, Y. H. Guan, A. Q. Guo, L. B. Guo, R. P. Guo, Y. Guo, Y. P. Guo, Z. Haddadi, A. Hafner, S. Han, X. Q. Hao, F. A. Harris, K. L. He, T. Held, Y. K. Heng, Z. L. Hou, C. Hu, H. M. Hu, J. F. Hu, T. Hu, Y. Hu, G. S. Huang, J. S. Huang, X. T. Huang, X. Z. Huang, Y. Huang, Z. L. Huang, T. Hussain, Q. Ji, Q. P. Ji, X. B. Ji, X. L. Ji, L. W. Jiang, X. S. Jiang, X. Y. Jiang, J. B. Jiao, Z. Jiao, D. P. Jin, S. Jin, T. Johansson, A. Julin, N. Kalantar-Nayestanaki, X. L. Kang, X. S. Kang, M. Kavatsyuk, B. C. Ke, P. Kiese, R. Kliemt, B. Kloss, O. B. Kolcu, B. Kopf, M. Kornicer, A. Kupsc, W. Kühn, J. S. Lange, M. Lara, P. Larin, C. Leng, C. Li, Cheng Li, D. M. Li, F. Li, F. Y. Li, G. Li, H. B. Li, H. J. Li, J. C. Li, Jin Li, K. Li, K. Li, Lei Li, P. R. Li, Q. Y. Li, T. Li, W. D. Li, W. G. Li, X. L. Li, X. N. Li, X. Q. Li, Y. B. Li, Z. B. Li, H. Liang, Y. F. Liang, Y. T. Liang, G. R. Liao, D. X. Lin, B. Liu, B. J. Liu, C. X. Liu, D. Liu, F. H. Liu, Fang Liu, Feng Liu, H. B. Liu, H. H. Liu, H. H. Liu, H. M. Liu, J. Liu, J. B. Liu, J. P. Liu, J. Y. Liu, K. Liu, K. Y. Liu, L. D. Liu, P. L. Liu, Q. Liu, S. B. Liu, X. Liu, Y. B. Liu, Z. A. Liu, Zhiqing Liu, H. Loehner, X. C. Lou, H. J. Lu, J. G. Lu, Y. Lu, Y. P. Lu, C. L. Luo, M. X. Luo, T. Luo, X. L. Luo, X. R. Lyu, F. C. Ma, H. L. Ma, L. L. Ma, M. M. Ma, Q. M. Ma, T. Ma, X. N. Ma, X. Y. Ma, Y. M. Ma, F. E. Maas, M. Maggiora, Y. J. Mao, Z. P. Mao, S. Marcello, J. G. Messchendorp, J. Min, R. E. Mitchell, X. H. Mo, Y. J. Mo, C. Morales Morales, N. Yu. Muchnoi, H. Muramatsu, Y. Nefedov, F. Nerling, I. B. Nikolaev, Z. Ning, S. Nisar, S. L. Niu, X. Y. Niu, S. L. Olsen, Q. Ouyang, S. Pacetti, Y. Pan, P. Patteri, M. Pelizaeus, H. P. Peng, K. Peters, J. Pettersson, J. L. Ping, R. G. Ping, R. Poling, V. Prasad, H. R. Qi, M. Qi, S. Qian, C. F. Qiao, L. Q. Qin, N. Qin, X. S. Qin, Z. H. Qin, J. F. Qiu, K. H. Rashid, C. F. Redmer, M. Ripka, G. Rong, Ch. Rosner, X. D. Ruan, A. Sarantsev, M. Savrié, K. Schoenning, S. Schumann, W. Shan, M. Shao, C. P. Shen, P. X. Shen, X. Y. Shen, H. Y. Sheng, M. Shi, W. M. Song, X. Y. Song, S. Sosio, S. Spataro, G. X. Sun, J. F. Sun, S. S. Sun, X. H. Sun, Y. J. Sun, Y. Z. Sun, Z. J. Sun, Z. T. Sun, C. J. Tang, X. Tang, I. Tapan, E. H. Thorndike, M. Tiemens, M. Ullrich, I. Uman, G. S. Varner, B. Wang, B. L. Wang, D. Wang, D. Y. Wang, K. Wang, L. L. Wang, L. S. Wang, M. Wang, P. Wang, P. L. Wang, S. G. Wang, W. Wang, W. P. Wang, X. F. Wang, Y. Wang, Y. D. Wang, Y. F. Wang, Y. Q. Wang, Z. Wang, Z. G. Wang, Z. H. Wang, Z. Y. Wang, Z. Y. Wang, T. Weber, D. H. Wei, J. B. Wei, P. Weidenkaff, S. P. Wen, U. Wiedner, M. Wolke, L. H. Wu, L. J. Wu, Z. Wu, L. Xia, L. G. Xia, Y. Xia, D. Xiao, H. Xiao, Z. J. Xiao, Y. G. Xie, Q. L. Xiu, G. F. Xu, J. J. Xu, L. Xu, Q. J. Xu, Q. N. Xu, X. P. Xu, L. Yan, W. B. Yan, W. C. Yan, Y. H. Yan, H. J. Yang, H. X. Yang, L. Yang, Y. X. Yang, M. Ye, M. H. Ye, J. H. Yin, B. X. Yu, C. X. Yu, J. S. Yu, C. Z. Yuan, W. L. Yuan, Y. Yuan, A. Yuncu, A. A. Zafar, A. Zallo, Y. Zeng, Z. Zeng, B. X. Zhang, B. Y. Zhang, C. Zhang, C. C. Zhang, D. H. Zhang, H. H. Zhang, H. Y. Zhang, J. Zhang, J. J. Zhang, J. L. Zhang, J. Q. Zhang, J. W. Zhang, J. Y. Zhang, J. Z. Zhang, K. Zhang, L. Zhang, S. Q. Zhang, X. Y. Zhang, Y. Zhang, Y. H. Zhang, Y. N. Zhang, Y. T. Zhang, Yu Zhang, Z. H. Zhang, Z. P. Zhang, Z. Y. Zhang, G. Zhao, J. W. Zhao, J. Y. Zhao, J. Z. Zhao, Lei Zhao, Ling Zhao, M. G. Zhao, Q. Zhao, Q. W. Zhao, S. J. Zhao, T. C. Zhao, Y. B. Zhao, Z. G. Zhao, A. Zhemchugov, B. Zheng, J. P. Zheng, W. J. Zheng, Y. H. Zheng, B. Zhong, L. Zhou, X. Zhou, X. K. Zhou, X. R. Zhou, X. Y. Zhou, K. Zhu, K. J. Zhu, S. Zhu, S. H. Zhu, X. L. Zhu, Y. C. Zhu, Y. S. Zhu, Z. A. Zhu, J. Zhuang, L. Zotti, B. S. Zou, J. H. Zou

Published 2017-01-30Version 1

We present an amplitude analysis of the decay $D^{0} \rightarrow K^{-} \pi^{+} \pi^{+} \pi^{-}$ based on a data sample of 2.93 ${\mbox{\,fb}^{-1}}$ acquired by the BESIII detector at the $\psi(3770)$ resonance. With a nearly background free sample of about 16000 events, we investigate the substructure of the decay and determine the relative fractions and the phases among the different intermediate processes. Our amplitude model includes the two-body decays $D^{0} \rightarrow \bar{K}^{*0}\rho^{0}$, $D^{0} \rightarrow K^{-}a_{1}^{+}(1260)$ and $D^{0} \rightarrow K_{1}^{-}(1270)\pi^{+}$, the three-body decays $D^{0} \rightarrow \bar{K}^{*0}\pi^{+}\pi^{-}$ and $D^{0} \rightarrow K^{-}\pi^{+}\rho^{0}$, as well as the four-body decay $D^{0} \rightarrow K^{-}\pi^{+}\pi^{+}\pi^{-}$. The dominant intermediate process is $D^{0} \rightarrow K^{-}a_{1}^{+}(1260)$, accounting for a fit fraction of $54.6\%$.