A model-independent measurement of the CKM angle $γ$ in partially reconstructed $B^{\pm} \to D^{*} h^{\pm}$ decays with $D \to K_{S}^{0} h^{+}h^{-}$ $(h=π, K)$

LHCb collaboration, R. Aaij, A. S. W. Abdelmotteleb, C. Abellan Beteta, F. Abudinén, T. Ackernley, B. Adeva, M. Adinolfi, P. Adlarson, C. Agapopoulou, C. A. Aidala, Z. Ajaltouni, S. Akar, K. Akiba, P. Albicocco, J. Albrecht, F. Alessio, M. Alexander, A. Alfonso Albero, Z. Aliouche, P. Alvarez Cartelle, R. Amalric, S. Amato, J. L. Amey, Y. Amhis, L. An, L. Anderlini, M. Andersson, A. Andreianov, P. Andreola, M. Andreotti, D. Andreou, A. Anelli, D. Ao, F. Archilli, M. Argenton, S. Arguedas Cuendis, A. Artamonov, M. Artuso, E. Aslanides, M. Atzeni, B. Audurier, D. Bacher, I. Bachiller Perea, S. Bachmann, M. Bachmayer, J. J. Back, A. Bailly-reyre, P. Baladron Rodriguez, V. Balagura, W. Baldini, J. Baptista de Souza Leite, M. Barbetti, I. R. Barbosa, R. J. Barlow, S. Barsuk, W. Barter, M. Bartolini, F. Baryshnikov, J. M. Basels, G. Bassi, B. Batsukh, A. Battig, A. Bay, A. Beck, M. Becker, F. Bedeschi, I. B. Bediaga, A. Beiter, S. Belin, V. Bellee, K. Belous, I. Belov, I. Belyaev, G. Benane, G. Bencivenni, E. Ben-Haim, A. Berezhnoy, R. Bernet, S. Bernet Andres, H. C. Bernstein, C. Bertella, A. Bertolin, C. Betancourt, F. Betti, J. Bex, Ia. Bezshyiko, J. Bhom, M. S. Bieker, N. V. Biesuz, P. Billoir, A. Biolchini, M. Birch, F. C. R. Bishop, A. Bitadze, A. Bizzeti, M. P. Blago, T. Blake, F. Blanc, J. E. Blank, S. Blusk, D. Bobulska, V. Bocharnikov, J. A. Boelhauve, O. Boente Garcia, T. Boettcher, A. Bohare, A. Boldyrev, C. S. Bolognani, R. Bolzonella, N. Bondar, F. Borgato, S. Borghi, M. Borsato, J. T. Borsuk, S. A. Bouchiba, T. J. V. Bowcock, A. Boyer, C. Bozzi, M. J. Bradley, S. Braun, A. Brea Rodriguez, N. Breer, J. Brodzicka, A. Brossa Gonzalo, J. Brown, D. Brundu, A. Buonaura, L. Buonincontri, A. T. Burke, C. Burr, A. Bursche, A. Butkevich, J. S. Butter, J. Buytaert, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, R. Calabrese, L. Calefice, S. Cali, M. Calvi, M. Calvo Gomez, J. Cambon Bouzas, P. Campana, D. H. Campora Perez, A. F. Campoverde Quezada, S. Capelli, L. Capriotti, R. Caravaca-Mora, A. Carbone, L. Carcedo Salgado, R. Cardinale, A. Cardini, P. Carniti, L. Carus, A. Casais Vidal, R. Caspary, G. Casse, J. Castro Godinez, M. Cattaneo, G. Cavallero, V. Cavallini, S. Celani, J. Cerasoli, D. Cervenkov, S. Cesare, A. J. Chadwick, I. Chahrour, M. Charles, Ph. Charpentier, C. A. Chavez Barajas, M. Chefdeville, C. Chen, S. Chen, A. Chernov, S. Chernyshenko, V. Chobanova, S. Cholak, M. Chrzaszcz, A. Chubykin, V. Chulikov, P. Ciambrone, M. F. Cicala, X. Cid Vidal, G. Ciezarek, P. Cifra, P. E. L. Clarke, M. Clemencic, H. V. Cliff, J. Closier, J. L. Cobbledick, C. Cocha Toapaxi, V. Coco, J. Cogan, E. Cogneras, L. Cojocariu, P. Collins, T. Colombo, A. Comerma-Montells, L. Congedo, A. Contu, N. Cooke, I. Corredoira, A. Correia, G. Corti, J. J. Cottee Meldrum, B. Couturier, D. C. Craik, M. Cruz Torres, R. Currie, C. L. Da Silva, S. Dadabaev, L. Dai, X. Dai, E. Dall'Occo, J. Dalseno, C. D'Ambrosio, J. Daniel, A. Danilina, P. d'Argent, A. Davidson, J. E. Davies, A. Davis, O. De Aguiar Francisco, C. De Angelis, J. de Boer, K. De Bruyn, S. De Capua, M. De Cian, U. De Freitas Carneiro Da Graca, E. De Lucia, J. M. De Miranda, L. De Paula, M. De Serio, D. De Simone, P. De Simone, F. De Vellis, J. A. de Vries, F. Debernardis, D. Decamp, V. Dedu, L. Del Buono, B. Delaney, H. -P. Dembinski, J. Deng, V. Denysenko, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, P. Di Nezza, I. Diachkov, S. Didenko, S. Ding, V. Dobishuk, A. D. Docheva, A. Dolmatov, C. Dong, A. M. Donohoe, F. Dordei, A. C. dos Reis, L. Douglas, A. G. Downes, W. Duan, P. Duda, M. W. Dudek, L. Dufour, V. Duk, P. Durante, M. M. Duras, J. M. Durham, A. Dziurda, A. Dzyuba, S. Easo, E. Eckstein, U. Egede, A. Egorychev, V. Egorychev, C. Eirea Orro, S. Eisenhardt, E. Ejopu, S. Ek-In, L. Eklund, M. Elashri, J. Ellbracht, S. Ely, A. Ene, E. Epple, S. Escher, J. Eschle, S. Esen, T. Evans, F. Fabiano, L. N. Falcao, Y. Fan, B. Fang, L. Fantini, M. Faria, K. Farmer, D. Fazzini, L. Felkowski, M. Feng, M. Feo, M. Fernandez Gomez, A. D. Fernez, F. Ferrari, F. Ferreira Rodrigues, S. Ferreres Sole, M. Ferrillo, M. Ferro-Luzzi, S. Filippov, R. A. Fini, M. Fiorini, M. Firlej, K. M. Fischer, D. S. Fitzgerald, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, M. Fontana, F. Fontanelli, L. F. Foreman, R. Forty, D. Foulds-Holt, M. Franco Sevilla, M. Frank, E. Franzoso, G. Frau, C. Frei, D. A. Friday, L. Frontini, J. Fu, Q. Fuehring, Y. Fujii, T. Fulghesu, E. Gabriel, G. Galati, M. D. Galati, A. Gallas Torreira, D. Galli, S. Gambetta, M. Gandelman, P. Gandini, H. Gao, R. Gao, Y. Gao, Y. Gao, Y. Gao, M. Garau, L. M. Garcia Martin, P. Garcia Moreno, J. García Pardiñas, B. Garcia Plana, K. G. Garg, L. Garrido, C. Gaspar, R. E. Geertsema, L. L. Gerken, E. Gersabeck, M. Gersabeck, T. Gershon, Z. Ghorbanimoghaddam, L. Giambastiani, F. I. Giasemis, V. Gibson, H. K. Giemza, A. L. Gilman, M. Giovannetti, A. Gioventù, P. Gironella Gironell, C. Giugliano, M. A. Giza, E. L. Gkougkousis, F. C. Glaser, V. V. Gligorov, C. Göbel, E. Golobardes, D. Golubkov, A. Golutvin, A. Gomes, S. Gomez Fernandez, F. Goncalves Abrantes, M. Goncerz, G. Gong, J. A. Gooding, I. V. Gorelov, C. Gotti, J. P. Grabowski, L. A. Granado Cardoso, E. Graugés, E. Graverini, L. Grazette, G. Graziani, A. T. Grecu, L. M. Greeven, N. A. Grieser, L. Grillo, S. Gromov, C. Gu, M. Guarise, M. Guittiere, V. Guliaeva, P. A. Günther, A. -K. Guseinov, E. Gushchin, Y. Guz, T. Gys, T. Hadavizadeh, C. Hadjivasiliou, G. Haefeli, C. Haen, J. Haimberger, M. Hajheidari, T. Halewood-leagas, M. M. Halvorsen, P. M. Hamilton, J. Hammerich, Q. Han, X. Han, S. Hansmann-Menzemer, L. Hao, N. Harnew, T. Harrison, M. Hartmann, C. Hasse, J. He, K. Heijhoff, F. Hemmer, C. Henderson, R. D. L. Henderson, A. M. Hennequin, K. Hennessy, L. Henry, J. Herd, J. Heuel, A. Hicheur, D. Hill, S. E. Hollitt, J. Horswill, R. Hou, Y. Hou, N. Howarth, J. Hu, J. Hu, W. Hu, X. Hu, W. Huang, W. Hulsbergen, R. J. Hunter, M. Hushchyn, D. Hutchcroft, M. Idzik, D. Ilin, P. Ilten, A. Inglessi, A. Iniukhin, A. Ishteev, K. Ivshin, R. Jacobsson, H. Jage, S. J. Jaimes Elles, S. Jakobsen, E. Jans, B. K. Jashal, A. Jawahery, V. Jevtic, E. Jiang, X. Jiang, Y. Jiang, Y. J. Jiang, M. John, D. Johnson, C. R. Jones, T. P. Jones, S. Joshi, B. Jost, N. Jurik, I. Juszczak, D. Kaminaris, S. Kandybei, Y. Kang, M. Karacson, D. Karpenkov, M. Karpov, A. M. Kauniskangas, J. W. Kautz, F. Keizer, D. M. Keller, M. Kenzie, T. Ketel, B. Khanji, A. Kharisova, S. Kholodenko, G. Khreich, T. Kirn, V. S. Kirsebom, O. Kitouni, S. Klaver, N. Kleijne, K. Klimaszewski, M. R. Kmiec, S. Koliiev, L. Kolk, A. Konoplyannikov, P. Kopciewicz, P. Koppenburg, M. Korolev, I. Kostiuk, O. Kot, S. Kotriakhova, A. Kozachuk, P. Kravchenko, L. Kravchuk, M. Kreps, S. Kretzschmar, P. Krokovny, W. Krupa, W. Krzemien, J. Kubat, S. Kubis, W. Kucewicz, M. Kucharczyk, V. Kudryavtsev, E. Kulikova, A. Kupsc, B. K. Kutsenko, D. Lacarrere, A. Lai, A. Lampis, D. Lancierini, C. Landesa Gomez, J. J. Lane, R. Lane, C. Langenbruch, J. Langer, O. Lantwin, T. Latham, F. Lazzari, C. Lazzeroni, R. Le Gac, S. H. Lee, R. Lefèvre, A. Leflat, S. Legotin, M. Lehuraux, O. Leroy, T. Lesiak, B. Leverington, A. Li, H. Li, K. Li, L. Li, P. Li, P. -R. Li, S. Li, T. Li, T. Li, Y. Li, Y. Li, Z. Li, Z. Lian, X. Liang, C. Lin, T. Lin, R. Lindner, V. Lisovskyi, R. Litvinov, G. Liu, H. Liu, K. Liu, Q. Liu, S. Liu, Y. Liu, Y. Liu, Y. L. Liu, A. Lobo Salvia, A. Loi, J. Lomba Castro, T. Long, J. H. Lopes, A. Lopez Huertas, S. López Soliño, G. H. Lovell, C. Lucarelli, D. Lucchesi, S. Luchuk, M. Lucio Martinez, V. Lukashenko, Y. Luo, A. Lupato, E. Luppi, K. Lynch, X. -R. Lyu, G. M. Ma, R. Ma, S. Maccolini, F. Machefert, F. Maciuc, I. Mackay, L. R. Madhan Mohan, M. M. Madurai, A. Maevskiy, D. Magdalinski, D. Maisuzenko, M. W. Majewski, J. J. Malczewski, S. Malde, B. Malecki, L. Malentacca, A. Malinin, T. Maltsev, G. Manca, G. Mancinelli, C. Mancuso, R. Manera Escalero, D. Manuzzi, D. Marangotto, J. F. Marchand, R. Marchevski, U. Marconi, S. Mariani, C. Marin Benito, J. Marks, A. M. Marshall, P. J. Marshall, G. Martelli, G. Martellotti, L. Martinazzoli, M. Martinelli, D. Martinez Santos, F. Martinez Vidal, A. Massafferri, M. Materok, R. Matev, A. Mathad, V. Matiunin, C. Matteuzzi, K. R. Mattioli, A. Mauri, E. Maurice, J. Mauricio, P. Mayencourt, M. Mazurek, M. McCann, L. Mcconnell, T. H. McGrath, N. T. McHugh, A. McNab, R. McNulty, B. Meadows, G. Meier, D. Melnychuk, M. Merk, A. Merli, L. Meyer Garcia, D. Miao, H. Miao, M. Mikhasenko, D. A. Milanes, A. Minotti, E. Minucci, T. Miralles, S. E. Mitchell, B. Mitreska, D. S. Mitzel, A. Modak, A. Mödden, R. A. Mohammed, R. D. Moise, S. Mokhnenko, T. Mombächer, M. Monk, I. A. Monroy, S. Monteil, A. Morcillo Gomez, G. Morello, M. J. Morello, M. P. Morgenthaler, J. Moron, A. B. Morris, A. G. Morris, R. Mountain, H. Mu, Z. M. Mu, E. Muhammad, F. Muheim, M. Mulder, K. Müller, F. M{ũ}noz-Rojas, R. Murta, P. Naik, T. Nakada, R. Nandakumar, T. Nanut, I. Nasteva, M. Needham, N. Neri, S. Neubert, N. Neufeld, P. Neustroev, R. Newcombe, J. Nicolini, D. Nicotra, E. M. Niel, N. Nikitin, P. Nogga, N. S. Nolte, C. Normand, J. Novoa Fernandez, G. Nowak, C. Nunez, H. N. Nur, A. Oblakowska-Mucha, V. Obraztsov, T. Oeser, S. Okamura, R. Oldeman, F. Oliva, M. Olocco, C. J. G. Onderwater, R. H. O'Neil, J. M. Otalora Goicochea, T. Ovsiannikova, P. Owen, A. Oyanguren, O. Ozcelik, K. O. Padeken, B. Pagare, P. R. Pais, T. Pajero, A. Palano, M. Palutan, G. Panshin, L. Paolucci, A. Papanestis, M. Pappagallo, L. L. Pappalardo, C. Pappenheimer, C. Parkes, B. Passalacqua, G. Passaleva, D. Passaro, A. Pastore, M. Patel, J. Patoc, C. Patrignani, C. J. Pawley, A. Pellegrino, M. Pepe Altarelli, S. Perazzini, D. Pereima, A. Pereiro Castro, P. Perret, A. Perro, K. Petridis, A. Petrolini, S. Petrucci, H. Pham, L. Pica, M. Piccini, B. Pietrzyk, G. Pietrzyk, D. Pinci, F. Pisani, M. Pizzichemi, V. Placinta, M. Plo Casasus, F. Polci, M. Poli Lener, A. Poluektov, N. Polukhina, I. Polyakov, E. Polycarpo, S. Ponce, D. Popov, S. Poslavskii, K. Prasanth, C. Prouve, V. Pugatch, V. Puill, G. Punzi, H. R. Qi, W. Qian, N. Qin, S. Qu, R. Quagliani, R. I. Rabadan Trejo, B. Rachwal, J. H. Rademacker, M. Rama, M. Ramírez García, M. Ramos Pernas, M. S. Rangel, F. Ratnikov, G. Raven, M. Rebollo De Miguel, F. Redi, J. Reich, F. Reiss, Z. Ren, P. K. Resmi, R. Ribatti, G. R. Ricart, D. Riccardi, S. Ricciardi, K. Richardson, M. Richardson-Slipper, K. Rinnert, P. Robbe, G. Robertson, E. Rodrigues, E. Rodriguez Fernandez, J. A. Rodriguez Lopez, E. Rodriguez Rodriguez, A. Rogovskiy, D. L. Rolf, A. Rollings, P. Roloff, V. Romanovskiy, M. Romero Lamas, A. Romero Vidal, G. Romolini, F. Ronchetti, M. Rotondo, S. R. Roy, M. S. Rudolph, T. Ruf, M. Ruiz Diaz, R. A. Ruiz Fernandez, J. Ruiz Vidal, A. Ryzhikov, J. Ryzka, J. J. Saborido Silva, R. Sadek, N. Sagidova, N. Sahoo, B. Saitta, M. Salomoni, C. Sanchez Gras, I. Sanderswood, R. Santacesaria, C. Santamarina Rios, M. Santimaria, L. Santoro, E. Santovetti, A. Saputi, D. Saranin, G. Sarpis, M. Sarpis, A. Sarti, C. Satriano, A. Satta, M. Saur, D. Savrina, H. Sazak, L. G. Scantlebury Smead, A. Scarabotto, S. Schael, S. Scherl, A. M. Schertz, M. Schiller, H. Schindler, M. Schmelling, B. Schmidt, S. Schmitt, H. Schmitz, O. Schneider, A. Schopper, N. Schulte, S. Schulte, M. H. Schune, R. Schwemmer, G. Schwering, B. Sciascia, A. Sciuccati, S. Sellam, A. Semennikov, M. Senghi Soares, A. Sergi, N. Serra, L. Sestini, A. Seuthe, Y. Shang, D. M. Shangase, M. Shapkin, I. Shchemerov, L. Shchutska, T. Shears, L. Shekhtman, Z. Shen, S. Sheng, V. Shevchenko, B. Shi, E. B. Shields, Y. Shimizu, E. Shmanin, R. Shorkin, J. D. Shupperd, R. Silva Coutinho, G. Simi, S. Simone, N. Skidmore, R. Skuza, T. Skwarnicki, M. W. Slater, J. C. Smallwood, E. Smith, K. Smith, M. Smith, A. Snoch, L. Soares Lavra, M. D. Sokoloff, F. J. P. Soler, A. Solomin, A. Solovev, I. Solovyev, R. Song, Y. Song, Y. Song, Y. S. Song, F. L. Souza De Almeida, B. Souza De Paula, E. Spadaro Norella, E. Spedicato, J. G. Speer, E. Spiridenkov, P. Spradlin, V. Sriskaran, F. Stagni, M. Stahl, S. Stahl, S. Stanislaus, E. N. Stein, O. Steinkamp, O. Stenyakin, H. Stevens, D. Strekalina, Y. Su, F. Suljik, J. Sun, L. Sun, Y. Sun, P. N. Swallow, K. Swientek, F. Swystun, A. Szabelski, T. Szumlak, M. Szymanski, Y. Tan, S. Taneja, M. D. Tat, A. Terentev, F. Terzuoli, F. Teubert, E. Thomas, D. J. D. Thompson, H. Tilquin, V. Tisserand, S. T'Jampens, M. Tobin, L. Tomassetti, G. Tonani, X. Tong, D. Torres Machado, L. Toscano, D. Y. Tou, C. Trippl, G. Tuci, N. Tuning, L. H. Uecker, A. Ukleja, D. J. Unverzagt, E. Ursov, A. Usachov, A. Ustyuzhanin, U. Uwer, V. Vagnoni, A. Valassi, G. Valenti, N. Valls Canudas, H. Van Hecke, E. van Herwijnen, C. B. Van Hulse, R. Van Laak, M. van Veghel, R. Vazquez Gomez, P. Vazquez Regueiro, C. Vázquez Sierra, S. Vecchi, J. J. Velthuis, M. Veltri, A. Venkateswaran, M. Vesterinen, D. Vieira, M. Vieites Diaz, X. Vilasis-Cardona, E. Vilella Figueras, A. Villa, P. Vincent, F. C. Volle, D. vom Bruch, V. Vorobyev, N. Voropaev, K. Vos, G. Vouters, C. Vrahas, J. Walsh, E. J. Walton, G. Wan, C. Wang, G. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, M. Wang, N. W. Wang, R. Wang, X. Wang, X. W. Wang, Y. Wang, Z. Wang, Z. Wang, Z. Wang, J. A. Ward, N. K. Watson, D. Websdale, Y. Wei, B. D. C. Westhenry, D. J. White, M. Whitehead, A. R. Wiederhold, D. Wiedner, G. Wilkinson, M. K. Wilkinson, M. Williams, M. R. J. Williams, R. Williams, F. F. Wilson, W. Wislicki, M. Witek, L. Witola, C. P. Wong, G. Wormser, S. A. Wotton, H. Wu, J. Wu, Y. Wu, K. Wyllie, S. Xian, Z. Xiang, Y. Xie, A. Xu, J. Xu, L. Xu, L. Xu, M. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Xu, D. Yang, S. Yang, X. Yang, Y. Yang, Z. Yang, Z. Yang, V. Yeroshenko, H. Yeung, H. Yin, C. Y. Yu, J. Yu, X. Yuan, E. Zaffaroni, M. Zavertyaev, M. Zdybal, M. Zeng, C. Zhang, D. Zhang, J. Zhang, L. Zhang, S. Zhang, S. Zhang, Y. Zhang, Y. Zhang, Y. Z. Zhang, Y. Zhao, A. Zharkova, A. Zhelezov, X. Z. Zheng, Y. Zheng, T. Zhou, X. Zhou, Y. Zhou, V. Zhovkovska, L. Z. Zhu, X. Zhu, X. Zhu, Z. Zhu, V. Zhukov, J. Zhuo, Q. Zou, D. Zuliani, G. Zunica

Published 2023-11-17Version 1

A measurement of $C\!P$-violating observables in $B^{\pm} \to D^{*} K^{\pm}$ and $B^{\pm} \to D^{*} \pi^{\pm}$ decays is made where the photon or neutral pion from the $D^{*} \to D\gamma$ or $D^{*} \to D\pi^{0}$ decay is not reconstructed. The $D$ meson is reconstructed in the self-conjugate decay modes, $D \to K_{S}^{0} \pi^{+} \pi^{-}$ or $D \to K_{S}^{0} K^{+} K^{-}$. The distribution of signal yields in the $D$ decay phase space is analysed in a model-independent way. The measurement uses a data sample collected in proton-proton collisions at centre-of-mass energies of 7, 8, and 13 TeV, corresponding to a total integrated luminosity of approximately 9 fb$^{-1}$. The $B^{\pm} \to D^{*} K^{\pm}$ and $B^{\pm} \to D^{*} \pi^{\pm}$ $C\!P$-violating observables are interpreted in terms of hadronic parameters and the CKM angle $\gamma$, resulting in a measurement of $\gamma = (92^{+21}_{-17})^{\circ}$. The total uncertainty includes the statistical and systematic uncertainties, and the uncertainty due to external strong-phase inputs.