# Measurement of CP violation in the $B_s^0\rightarrow\phi\phi$ decay and   search for the $B^0\rightarrow \phi\phi$ decay

**Authors:** LHCb collaboration: R. Aaij, C. Abell\'an Beteta, B. Adeva, M., Adinolfi, C.A. Aidala, Z. Ajaltouni, S. Akar, P. Albicocco, J. Albrecht, F., Alessio, M. Alexander, A. Alfonso Albero, G. Alkhazov, P. Alvarez Cartelle,, A.A. Alves Jr, S. Amato, Y. Amhis, L. An, L. Anderlini, G. Andreassi, M., Andreotti, J.E. Andrews, F. Archilli, J. Arnau Romeu, A. Artamonov, M., Artuso, K. Arzymatov, E. Aslanides, M. Atzeni, B. Audurier, S. Bachmann, J.J., Back, S. Baker, V. Balagura, W. Baldini, A. Baranov, R.J. Barlow, S. Barsuk,, W. Barter, M. Bartolini, F. Baryshnikov, V. Batozskaya, B. Batsukh, A., Battig, V. Battista, A. Bay, F. Bedeschi, I. Bediaga, A. Beiter, L.J. Bel, V., Belavin, S. Belin, N. Beliy, V. Bellee, K. Belous, I. Belyaev, G. Bencivenni,, E. Ben-Haim, S. Benson, S. Beranek, A. Berezhnoy, R. Bernet, D. Berninghoff,, E. Bertholet, A. Bertolin, C. Betancourt, F. Betti, M.O. Bettler, Ia., Bezshyiko, S. Bhasin, J. Bhom, M.S. Bieker, S. Bifani, P. Billoir, A., Birnkraut, A. Bizzeti, M. Bj{\o}rn, M.P. Blago, T. Blake, F. Blanc, S. Blusk,, D. Bobulska, V. Bocci, O. Boente Garcia, T. Boettcher, A. Boldyrev, A., Bondar, N. Bondar, S. Borghi, M. Borisyak, M. Borsato, M. Boubdir, T.J.V., Bowcock, C. Bozzi, S. Braun, A. Brea Rodriguez, M. Brodski, J. Brodzicka, A., Brossa Gonzalo, D. Brundu, E. Buchanan, A. Buonaura, C. Burr, A. Bursche,, J.S. Butter, J. Buytaert, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, R. Calabrese, S., Cali, R. Calladine, M. Calvi, M. Calvo Gomez, A. Camboni, P. Campana, D.H., Campora Perez, L. Capriotti, A. Carbone, G. Carboni, R. Cardinale, A., Cardini, P. Carniti, K. Carvalho Akiba, A. Casais Vidal, G. Casse, M., Cattaneo, G. Cavallero, R. Cenci, M.G. Chapman, M. Charles, Ph. Charpentier,, G. Chatzikonstantinidis, M. Chefdeville, V. Chekalina, C. Chen, S. Chen,, S.-G. Chitic, V. Chobanova, M. Chrzaszcz, A. Chubykin, P. Ciambrone, X. Cid, Vidal, G. Ciezarek, F. Cindolo, P.E.L. Clarke, M. Clemencic, H.V. Cliff, J., Closier, J.L. Cobbledick, V. Coco, J.A.B. Coelho, J. Cogan, E. Cogneras, L., Cojocariu, P. Collins, T. Colombo, A. Comerma-Montells, A. Contu, G. Coombs,, S. Coquereau, G. Corti, C.M. Costa Sobral, B. Couturier, G.A. Cowan, D.C., Craik, A. Crocombe, M. Cruz Torres, R. Currie, C.L. Da Silva, E. Dall'Occo,, J. Dalseno, C. D'Ambrosio, A. Danilina, P. d'Argent, A. Davis, O. De Aguiar, Francisco, K. De Bruyn, S. De Capua, M. De Cian, J.M. De Miranda, L. De, Paula, M. De Serio, P. De Simone, J.A. de Vries, C.T. Dean, W. Dean, D., Decamp, L. Del Buono, B. Delaney, H.-P. Dembinski, M. Demmer, A. Dendek, D., Derkach, O. Deschamps, F. Desse, F. Dettori, B. Dey, A. Di Canto, P. Di, Nezza, S. Didenko, H. Dijkstra, F. Dordei, M. Dorigo, A.C. dos Reis, A. Dosil, Su\'arez, L. Douglas, A. Dovbnya, K. Dreimanis, L. Dufour, G. Dujany, P., Durante, J.M. Durham, D. Dutta, R. Dzhelyadin, M. Dziewiecki, A. Dziurda, A., Dzyuba, S. Easo, U. Egede, V. Egorychev, S. Eidelman, S. Eisenhardt, U., Eitschberger, R. Ekelhof, S. Ek-In, L. Eklund, S. Ely, A. Ene, S. Escher, S., Esen, T. Evans, A. Falabella, C. F\"arber, N. Farley, S. Farry, D. Fazzini,, M. F\'eo, P. Fernandez Declara, A. Fernandez Prieto, F. Ferrari, L. Ferreira, Lopes, F. Ferreira Rodrigues, S. Ferreres Sole, M. Ferro-Luzzi, S. Filippov,, R.A. Fini, M. Fiorini, M. Firlej, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret,, M. Fontana, F. Fontanelli, R. Forty, V. Franco Lima, M. Franco Sevilla, M., Frank, C. Frei, J. Fu, W. Funk, E. Gabriel, A. Gallas Torreira, D. Galli, S., Gallorini, S. Gambetta, Y. Gan, M. Gandelman, P. Gandini, Y. Gao, L.M. Garcia, Martin, J. Garc\'ia Pardi\~nas, B. Garcia Plana, J. Garra Tico, L. Garrido,, D. Gascon, C. Gaspar, G. Gazzoni, D. Gerick, E. Gersabeck, M. Gersabeck, T., Gershon, D. Gerstel, Ph. Ghez, V. Gibson, A. Giovent\`u, O.G. Girard, P., Gironella Gironell, L. Giubega, K. Gizdov, V.V. Gligorov, C. G\"obel, D., Golubkov, A. Golutvin, A. Gomes, I.V. Gorelov, C. Gotti, E. Govorkova, J.P., Grabowski, R. Graciani Diaz, L.A. Granado Cardoso, E. Graug\'es, E., Graverini, G. Graziani, A. Grecu, R. Greim, P. Griffith, L. Grillo, L., Gruber, B.R. Gruberg Cazon, C. Gu, E. Gushchin, A. Guth, Yu. Guz, T. Gys, T., Hadavizadeh, C. Hadjivasiliou, G. Haefeli, C. Haen, S.C. Haines, P.M., Hamilton, Q. Han, X. Han, T.H. Hancock, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, T., Harrison, C. Hasse, M. Hatch, J. He, M. Hecker, K. Heijhoff, K. Heinicke, A., Heister, K. Hennessy, L. Henry, M. He{\ss}, J. Heuel, A. Hicheur, R. Hidalgo, Charman, D. Hill, M. Hilton, P.H. Hopchev, J. Hu, W. Hu, W. Huang, Z.C., Huard, W. Hulsbergen, T. Humair, M. Hushchyn, D. Hutchcroft, D. Hynds, P., Ibis, M. Idzik, P. Ilten, A. Inglessi, A. Inyakin, K. Ivshin, R. Jacobsson,, S. Jakobsen, J. Jalocha, E. Jans, B.K. Jashal, A. Jawahery, F. Jiang, M., John, D. Johnson, C.R. Jones, C. Joram, B. Jost, N. Jurik, S. Kandybei, M., Karacson, J.M. Kariuki, S. Karodia, N. Kazeev, M. Kecke, F. Keizer, M., Kelsey, M. Kenzie, T. Ketel, B. Khanji, A. Kharisova, C. Khurewathanakul,, K.E. Kim, T. Kirn, V.S. Kirsebom, S. Klaver, K. Klimaszewski, S. Koliiev, M., Kolpin, A. Kondybayeva, A. Konoplyannikov, P. Kopciewicz, R. Kopecna, P., Koppenburg, I. Kostiuk, O. Kot, S. Kotriakhova, M. Kozeiha, L. Kravchuk, M., Kreps, F. Kress, S. Kretzschmar, P. Krokovny, W. Krupa, W. Krzemien, W., Kucewicz, M. Kucharczyk, V. Kudryavtsev, G.J. Kunde, A.K. Kuonen, T., Kvaratskheliya, D. Lacarrere, G. Lafferty, A. Lai, D. Lancierini, G., Lanfranchi, C. Langenbruch, T. Latham, C. Lazzeroni, R. Le Gac, R. Lef\`evre,, A. Leflat, F. Lemaitre, O. Leroy, T. Lesiak, B. Leverington, H. Li, P.-R. Li,, X. Li, Y. Li, Z. Li, X. Liang, T. Likhomanenko, R. Lindner, F. Lionetto, V., Lisovskyi, G. Liu, X. Liu, D. Loh, A. Loi, J. Lomba Castro, I. Longstaff,, J.H. Lopes, G. Loustau, G.H. Lovell, D. Lucchesi, M. Lucio Martinez, Y. Luo,, A. Lupato, E. Luppi, O. Lupton, A. Lusiani, X. Lyu, F. Machefert, F. Maciuc,, V. Macko, P. Mackowiak, S. Maddrell-Mander, O. Maev, A. Maevskiy, K. Maguire,, D. Maisuzenko, M.W. Majewski, S. Malde, B. Malecki, A. Malinin, T. Maltsev,, H. Malygina, G. Manca, G. Mancinelli, D. Marangotto, J. Maratas, J.F., Marchand, U. Marconi, C. Marin Benito, M. Marinangeli, P. Marino, J. Marks,, P.J. Marshall, G. Martellotti, L. Martinazzoli, M. Martinelli, D. Martinez, Santos, F. Martinez Vidal, A. Massafferri, M. Materok, R. Matev, A. Mathad,, Z. Mathe, V. Matiunin, C. Matteuzzi, K.R. Mattioli, A. Mauri, E. Maurice, B., Maurin, M. McCann, L. Mcconnell, A. McNab, R. McNulty, J.V. Mead, B. Meadows,, C. Meaux, N. Meinert, D. Melnychuk, M. Merk, A. Merli, E. Michielin, D.A., Milanes, E. Millard, M.-N. Minard, O. Mineev, L. Minzoni, D.S. Mitzel, A., M\"odden, A. Mogini, R.D. Moise, T. Momb\"acher, I.A. Monroy, S. Monteil, M., Morandin, G. Morello, M.J. Morello, J. Moron, A.B. Morris, R. Mountain, H., Mu, F. Muheim, M. Mukherjee, M. Mulder, D. M\"uller, J. M\"uller, K., M\"uller, V. M\"uller, C.H. Murphy, D. Murray, P. Naik, T. Nakada, R., Nandakumar, A. Nandi, T. Nanut, I. Nasteva, M. Needham, N. Neri, S. Neubert,, N. Neufeld, R. Newcombe, T.D. Nguyen, C. Nguyen-Mau, S. Nieswand, R. Niet, N., Nikitin, N.S. Nolte, A. Oblakowska-Mucha, V. Obraztsov, S. Ogilvy, D.P., O'Hanlon, R. Oldeman, C.J.G. Onderwater, J. D. Osborn, A. Ossowska, J.M., Otalora Goicochea, T. Ovsiannikova, P. Owen, A. Oyanguren, P.R. Pais, T., Pajero, A. Palano, M. Palutan, G. Panshin, A. Papanestis, M. Pappagallo, L.L., Pappalardo, W. Parker, C. Parkes, G. Passaleva, A. Pastore, M. Patel, C., Patrignani, A. Pearce, A. Pellegrino, G. Penso, M. Pepe Altarelli, S., Perazzini, D. Pereima, P. Perret, L. Pescatore, K. Petridis, A. Petrolini, A., Petrov, S. Petrucci, M. Petruzzo, B. Pietrzyk, G. Pietrzyk, M. Pikies, M., Pili, D. Pinci, J. Pinzino, F. Pisani, A. Piucci, V. Placinta, S. Playfer, J., Plews, M. Plo Casasus, F. Polci, M. Poli Lener, M. Poliakova, A. Poluektov,, N. Polukhina, I. Polyakov, E. Polycarpo, G.J. Pomery, S. Ponce, A. Popov, D., Popov, S. Poslavskii, K. Prasanth, E. Price, C. Prouve, V. Pugatch, A. Puig, Navarro, H. Pullen, G. Punzi, W. Qian, J. Qin, R. Quagliani, B. Quintana,, N.V. Raab, B. Rachwal, J.H. Rademacker, M. Rama, M. Ramos Pernas, M.S., Rangel, F. Ratnikov, G. Raven, M. Ravonel Salzgeber, M. Reboud, F. Redi, S., Reichert, F. Reiss, C. Remon Alepuz, Z. Ren, V. Renaudin, S. Ricciardi, S., Richards, K. Rinnert, P. Robbe, A. Robert, A.B. Rodrigues, E. Rodrigues, J.A., Rodriguez Lopez, M. Roehrken, S. Roiser, A. Rollings, V. Romanovskiy, A., Romero Vidal, J.D. Roth, M. Rotondo, M.S. Rudolph, T. Ruf, J. Ruiz Vidal,, J.J. Saborido Silva, N. Sagidova, B. Saitta, V. Salustino Guimaraes, C., Sanchez Gras, C. Sanchez Mayordomo, B. Sanmartin Sedes, R. Santacesaria, C., Santamarina Rios, M. Santimaria, E. Santovetti, G. Sarpis, A. Sarti, C., Satriano, A. Satta, M. Saur, D. Savrina, S. Schael, M. Schellenberg, M., Schiller, H. Schindler, M. Schmelling, T. Schmelzer, B. Schmidt, O., Schneider, A. Schopper, H.F. Schreiner, M. Schubiger, S. Schulte, M.H., Schune, R. Schwemmer, B. Sciascia, A. Sciubba, A. Semennikov, E.S. Sepulveda,, A. Sergi, N. Serra, J. Serrano, L. Sestini, A. Seuthe, P. Seyfert, M., Shapkin, T. Shears, L. Shekhtman, V. Shevchenko, E. Shmanin, B.G. Siddi, R., Silva Coutinho, L. Silva de Oliveira, G. Simi, S. Simone, I. Skiba, N., Skidmore, T. Skwarnicki, M.W. Slater, J.G. Smeaton, E. Smith, I.T. Smith, M., Smith, M. Soares, l. Soares Lavra, M.D. Sokoloff, F.J.P. Soler, B. Souza De, Paula, B. Spaan, E. Spadaro Norella, P. Spradlin, F. Stagni, M. Stahl, S., Stahl, P. Stefko, S. Stefkova, O. Steinkamp, S. Stemmle, O. Stenyakin, M., Stepanova, H. Stevens, A. Stocchi, S. Stone, S. Stracka, M.E. Stramaglia, M., Straticiuc, U. Straumann, S. Strokov, J. Sun, L. Sun, Y. Sun, K. Swientek, A., Szabelski, T. Szumlak, M. Szymanski, Z. Tang, T. Tekampe, G. Tellarini, F., Teubert, E. Thomas, M.J. Tilley, V. Tisserand, S. T'Jampens, M. Tobin, S., Tolk, L. Tomassetti, D. Tonelli, D.Y. Tou, E. Tournefier, M. Traill, M.T., Tran, A. Trisovic, A. Tsaregorodtsev, G. Tuci, A. Tully, N. Tuning, A., Ukleja, A. Usachov, A. Ustyuzhanin, U. Uwer, A. Vagner, V. Vagnoni, A., Valassi, S. Valat, G. Valenti, M. van Beuzekom, H. Van Hecke, E. van, Herwijnen, C.B. Van Hulse, J. van Tilburg, M. van Veghel, R. Vazquez Gomez,, P. Vazquez Regueiro, C. V\'azquez Sierra, S. Vecchi, J.J. Velthuis, M., Veltri, A. Venkateswaran, M. Vernet, M. Veronesi, M. Vesterinen, J.V. Viana, Barbosa, D. Vieira, M. Vieites Diaz, H. Viemann, X. Vilasis-Cardona, A., Vitkovskiy, M. Vitti, V. Volkov, A. Vollhardt, D. Vom Bruch, B. Voneki, A., Vorobyev, V. Vorobyev, N. Voropaev, R. Waldi, J. Walsh, J. Wang, J. Wang, M., Wang, Y. Wang, Z. Wang, D.R. Ward, H.M. Wark, N.K. Watson, D. Websdale, A., Weiden, C. Weisser, M. Whitehead, G. Wilkinson, M. Wilkinson, I. Williams, M., Williams, M.R.J. Williams, T. Williams, F.F. Wilson, M. Winn, W. Wislicki, M., Witek, G. Wormser, S.A. Wotton, K. Wyllie, Z. Xiang, D. Xiao, Y. Xie, H., Xing, A. Xu, L. Xu, M. Xu, Q. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Yang, Z. Yang, Y. Yao,, L.E. Yeomans, H. Yin, J. Yu, X. Yuan, O. Yushchenko, K.A. Zarebski, M., Zavertyaev, M. Zeng, D. Zhang, L. Zhang, S. Zhang, W.C. Zhang, Y. Zhang, A., Zhelezov, Y. Zheng, Y. Zhou, X. Zhu, V. Zhukov, J.B. Zonneveld, S. Zucchelli

arXiv: 1907.10003 · 2020-01-10

## TL;DR

This paper reports a detailed measurement of CP violation in $B_s^0ightarrow\phi\phi$ decays using LHCb data, and sets a new upper limit on the rare decay $B^0ightarrow\phi\phi$, providing insights into CP symmetry in b-quark transitions.

## Contribution

It presents the first comprehensive measurement of CP-violating phases in $B_s^0ightarrow\phi\phi$ decays and sets a new upper limit on the $B^0ightarrow\phi\phi$ decay branching fraction.

## Key findings

- CP-violating phase $\phi_s^{sar{s}s}$ measured as $-0.073 \, 	ext{rad}$ with uncertainties
- CP-violation parameter $|\lambda|$ close to 1, indicating no significant CP violation
- Upper limit on $	ext{Br}(B^0ightarrow\phi\phi)$ set at $2.7 	imes 10^{-8}$

## Abstract

A measurement of the time-dependent CP-violating asymmetry in $B_s^0\rightarrow\phi\phi$ decays is presented. Using a sample of proton-proton collision data corresponding to an integrated luminosity of $5.0$fb$^{-1}$ collected by the $\mbox{LHCb}$ experiment at centre-of-mass energies $\sqrt{s} = 7$ TeV in 2011, 8 TeV in 2012 and 13 TeV in 2015 and 2016, a signal yield of around 9000 $B_s^0\rightarrow\phi\phi$ decays is obtained. The CP-violating phase $\phi_s^{s\bar{s}s}$ is measured to be $-0.073 \pm 0.115$(stat)$\pm 0.027$(syst) rad, under the assumption it is independent on the helicity of the $\phi\phi$ decay. In addition, the CP-violating phases of the transverse polarisations under the assumption of CP conservation of the longitudinal phase are measured. The helicity-independent direct CP-violation parameter is also measured, and is found to be $|\lambda|=0.99 \pm 0.05 $(stat)$ \pm 0.01 $(syst). In addition, $T$-odd triple-product asymmetries are measured. The results obtained are consistent with the hypothesis of CP conservation in $b\rightarrow\bar{s}s\bar{s}$ transitions. Finally, a limit on the branching fraction of the $B^0\rightarrow \phi\phi$ decay is determined to be $\mathcal{B}(B^0\rightarrow \phi\phi)<2.7\times 10^{-8}$ at 90% confidence level.

## Full text

_Full body text omitted from this summary view._ Fetch the complete paper as Markdown: https://tomesphere.com/paper/1907.10003/full.md

## Figures

20 figures with captions in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1907.10003/full.md

## References

60 references — full list in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1907.10003/full.md

---
Source: https://tomesphere.com/paper/1907.10003