Study of time dependent CP-violating asymmetries and flavor oscillations in neutral B decays at the Upsilon(4S)

Aubert, B.; Boutigny, D.; Gaillard, J. M.; Hicheur, A.; Karyotakis, Y.; Lees, J. P.; Robbe, P.; Tisserand, V.; Palano, A.; Pompili, A.; Chen, G. P.; Chen, J. C.; N. D., Qi; Rong, G.; Wang, P.; Zhu, Y. S.; Eigen, G.; Stugu, B.; Abrams, G. S.; Borgland, A. W.; Breon, A. B.; Brown, D. N.; Button Shafer, J.; Cahn, R. N.; Clark, A. R.; Gill, M. S.; Gritsan, A. V.; Groysman, Y.; Jacobsen, R. G.; Kadel, R. W.; Kadyk, J.; Kerth, L. T.; Kolomensky, Y. u. G.; Kral, J. F.; Leclerc, C.; Levi, M. E.; Lynch, G.; Oddone, P. J.; Pripstein, M.; Roe, N. A.; Romosan, A.; Ronan, M. T.; Shelkov, V. G.; Telnov, A. V.; Wenzel, W. A.; Harrison, T. J.; Hawkes, C. M.; Knowles, D. J.; O'Neale, S. W.; Penny, R. C.; Watson, A. T.; Watson, N. K.; Deppermann, T.; Goetzen, K.; Koch, H.; Kunze, M.; Lewandowski, B.; Peters, K.; Schmuecker, H.; Steinke, M.; Barlow, N. R.; Bhimji, W.; Chevalier, N.; Clark, P. J.; Cottingham, W. N.; Foster, B.; Mackay, C.; Wilson, F. F.; Abe, K.; Hearty, C.; Mattison, T. S.; Mckenna, J. A.; Thiessen, D.; Jolly, S.; Mckemey, A. K.; Blinov, V. E.; Bukin, A. D.; Bukin, D. A.; Buzykaev, A. R.; Golubev, V. B.; Ivanchenko, V. N.; Korol, A. A.; Kravchenko, E. A.; Onuchin, A. P.; Serednyakov, S. I.; Skovpen, Y. u. I.; Telnov, V. I.; Yushkov, A. N.; Best, D.; Chao, M.; Kirkby, D.; Lankford, A. J.; Mandelkern, M.; Mcmahon, S.; Stoker, D. P.; Arisaka, K.; Buchanan, C.; Chun, S.; Macfarlane, D. B.; Prell, S.; Rahatlou, S. h.; Raven, G.; Sharma, V.; Campagnari, C.; Dahmes, B.; Hart, P. A.; Kuznetsova, N.; Levy, S. L.; Long, O.; Lu, A.; Mazur, M. A.; Richman, J. D.; Verkerke, W.; Beringer, J.; Eisner, A. M.; Grothe, M.; Heusch, C. A.; Lockman, W. S.; Pulliam, T.; Schalk, T.; Schmitz, R. E.; Schumm, B. A.; Seiden, A.; Turri, M.; Walkowiak, W.; Williams, D. C.; Wilson, M. G.; Chen, E.; Dubois Felsmann, G. P.; Dvoretskii, A.; Hitlin, D. G.; Metzler, S.; Oyang, J.; Porter, F. C.; Ryd, A.; Samuel, A.; Weaver, M.; Yang, S.; Zhu, R. Y.; Devmal, S.; Geld, T. L.; Jayatilleke, S.; Mancinelli, G.; Meadows, B. T.; Sokoloff, M. D.; Barillari, T.; Bloom, P.; Dima, M. O.; Ford, W. T.; Nauenberg, U.; Olivas, A.; Rankin, P.; Roy, J.; Smith, J. G.; van Hoek, W. C.; Blouw, J.; Harton, J. L.; Krishnamurthy, M.; Soffer, A.; Toki, W. H.; Wilson, R. J.; Zhang, J.; Brandt, T.; Brose, J.; Colberg, T.; Dickopp, M.; Dubitzky, R. S.; Hauke, A.; Maly, E.; M\uller Pfefferkorn, R.; Otto, S.; Schubert, K. R.; Schwierz, R.; Spaan, B.; Wilden, L.; Bernard, D.; Bonneaud, G. R.; Brochard, F.; Cohen Tanugi, J.; Ferrag, S.; T'Jampens, S.; Thiebaux, C. h.; Vasileiadis, G.; Verderi, M.; Anjomshoaa, A.; Bernet, R.; Khan, A.; Lavin, D.; Muheim, F.; Playfer, S.; Swain, J. E.; Tinslay, J.; Falbo, M.; Borean, C.; Bozzi, C.; Piemontese, L.; Treadwell, E.; Anulli, F.; Baldini Ferroli, R.; Calcaterra, A.; de Sangro, R.; Falciai, D.; Finocchiaro, G.; Patteri, P.; Peruzzi, I. M.; Piccolo, M.; Xie, Y.; Zallo, A.; Bagnasco, S.; Buzzo, A.; Contri, Roberto; Crosetti, G.; LO VETERE, Maurizio; Macri, M.; Monge, MARIA ROBERTA; Passaggio, S.; Pastore, F. C.; Patrignani, Claudia; Pia, M. G.; Robutti, Enrico; Santroni, Alberto; Tosi, Silvano; Morii, M.; Bartoldus, R.; Hamilton, R.; Mallik, U.; Cochran, J.; Crawley, H. B.; Fischer, P. A.; Lamsa, J.; Meyer, W. T.; Rosenberg, E. I.; Grosdidier, G.; Hast, C.; H\ocker, A.; Lacker, H. M.; Laplace, S.; Lepeltier, V.; Lutz, A. M.; Plaszczynski, S.; Schune, M. H.; Trincaz Duvoid, S.; Wormser, G.; Bionta, R. M.; Brigljevi\ifmmode \acute{c}\else \'{c}\fi{}, V.; Lange, D. J.; Mugge, M.; van Bibber, K.; Wright, D. M.; Bevan, A. J.; Fry, J. R.; Gabathuler, E.; Gamet, R.; George, M.; Kay, M.; Payne, D. J.; Sloane, R. J.; Touramanis, C.; Aspinwall, M. L.; Bowerman, D. A.; Dauncey, P. D.; Egede, U.; Eschrich, I.; Gunawardane, N. J. W.; Nash, J. A.; Sanders, P.; Smith, D.; Azzopardi, D. E.; Back, J. J.; Bellodi, G.; Dixon, P.; Harrison, P. F.; Potter, R. J. L.; Shorthouse, H. W.; Strother, P.; Vidal, P. B.; Cowan, G.; George, S.; Green, M. G.; Kurup, A.; Marker, C. E.; Mcgrath, P.; Mcmahon, T. R.; Ricciardi, S.; Salvatore, F.; Vaitsas, G.; Brown, D.; Davis, C. L.; Allison, J.; Barlow, R. J.; Boyd, J. T.; Forti, A. C.; Fullwood, J.; Jackson, F.; Lafferty, G. D.; Savvas, N.; Weatherall, J. H.; Williams, J. C.; Farbin, A.; Jawahery, A.; Lillard, V.; Olsen, J.; Roberts, D. A.; Schieck, J. R.; Blaylock, G.; Dallapiccola, C.; Flood, K. T.; Hertzbach, S. S.; Kofler, R.; Koptchev, V. B.; Moore, T. B.; Staengle, H.; Willocq, S.; Brau, B.; Cowan, R.; Sciolla, G.; Taylor, F.; Yamamoto, R. K.; Milek, M.; Patel, P. M.; Palombo, F.; Bauer, J. M.; Cremaldi, L.; Eschenburg, V.; Kroeger, R.; Reidy, J.; Sanders, D. A.; Summers, D. J.; Nief, J. Y.; Taras, P.; Nicholson, H.; Cartaro, C.; Cavallo, N.; De Nardo, G.; Fabozzi, F.; Gatto, C.; Lista, L.; Paolucci, P.; Piccolo, D.; Sciacca, C.; Losecco, J. M.; Alsmiller, J. R. G.; Gabriel, T. A.; Brau, J.; Frey, R.; Grauges, E.; Iwasaki, M.; Sinev, N. B.; Strom, D.; Colecchia, F.; Dal Corso, F.; Dorigo, A.; Galeazzi, F.; Margoni, M.; Michelon, G.; Morandin, M.; Posocco, M.; Rotondo, M.; Simonetto, F.; Stroili, R.; Torassa, E.; Voci, C.; Benayoun, M.; Briand, H.; Chauveau, J.; David, P.; de la Vaissi\`ere, C. h.; Del Buono, L.; Hamon, O.; Le Diberder, F.; Leruste, P. h.; Ocariz, J.; Roos, L.; Stark, J.; Manfredi, P. F.; Re, V.; Speziali, V.; Frank, E. D.; Gladney, L.; Guo, Q. H.; Panetta, J.; Angelini, C.; Batignani, G.; Bettarini, S.; Bondioli, M.; Bucci, F.; Campagna, E.; Carpinelli, M.; Forti, F.; Giorgi, M. A.; Lusiani, A.; Marchiori, G.; Martinez Vidal, F.; Morganti, M.; Neri, N.; Paoloni, E.; Rama, M.; Rizzo, G.; Sandrelli, F.; Simi, G.; Triggiani, G.; Walsh, J.; Haire, M.; Judd, D.; Paick, K.; Turnbull, L.; Wagoner, D. E.; Albert, J.; Elmer, P.; Lu, C.; Miftakov, V.; Schaffner, S. F.; Smith, A. J. S.; Tumanov, A.; Varnes, E. W.; Cavoto, G.; del Re, D.; Ferrarotto, F.; Ferroni, F.; Lamanna, E.; Mazzoni, M. A.; Morganti, S.; Piredda, G.; Safai Tehrani, F.; Serra, M.; Voena, C.; Faccini, R.; Christ, S.; Waldi, R.; Adye, T.; De Groot, N.; Franek, B.; Geddes, N. I.; Gopal, G. P.; Xella, S. M.; Aleksan, R.; Emery, S.; Gaidot, A.; Ganzhur, S. F.; Giraud, P. F.; Hamel de Monchenault, G.; Kozanecki, W.; Langer, M.; London, G. W.; Mayer, B.; Serfass, B.; Vasseur, G.; Y\`eche, C. h.; Zito, M.; Purohit, M. V.; Singh, H.; Weidemann, A. W.; Yumiceva, F. X.; Adam, I.; Aston, D.; Berger, N.; Boyarski, A. M.; Calderini, G.; Convery, M. R.; Coupal, D. P.; Dong, D.; Dorfan, J.; Dunwoodie, W.; Field, R. C.; Glanzman, T.; Gowdy, S. J.; Haas, T.; Halyo, V.; Himel, T.; Hryn'Ova, T.; Huffer, M. E.; Innes, W. R.; Jessop, C. P.; Kelsey, M. H.; Kim, P.; Kocian, M. L.; Langenegger, U.; Leith, D. W. G. S.; Luitz, S.; Luth, V.; Lynch, H. L.; Marsiske, H.; Menke, S.; Messner, R.; Muller, D. R.; O'Grady, C. P.; Ozcan, V. E.; Perazzo, A.; Perl, M.; Petrak, S.; Quinn, H.; Ratcliff, B. N.; Robertson, S. H.; Roodman, A.; Salnikov, A. A.; Schietinger, T.; Schindler, R. H.; Schwiening, J.; Snyder, A.; Soha, A.; Spanier, S. M.; Stelzer, J.; Su, D.; Sullivan, M. K.; Tanaka, H. A.; Va'Vra, J.; Wagner, S. R.; Weinstein, A. J. R.; Wisniewski, W. J.; Wright, D. H.; Young, C. C.; Burchat, P. R.; Cheng, C. H.; Meyer, T. I.; Roat, C.; Henderson, R.; Bugg, W.; Cohn, H.; Izen, J. M.; Kitayama, I.; Lou, X. C.; Bianchi, F.; Bona, M.; Gamba, D.; Bosisio, L.; Della Ricca, G.; Dittongo, S.; Lanceri, L.; Poropat, P.; Vuagnin, G.; Panvini, R. S.; Brown, C. M.; Jackson, P. D.; Kowalewski, R.; Roney, J. M.; Band, H. R.; Charles, E.; Dasu, S.; Eichenbaum, A. M.; Hu, H.; Johnson, J. R.; Liu, R.; Di Lodovico, F.; Pan, Y.; Prepost, R.; Scott, I. J.; Sekula, S. J.; von Wimmersperg Toeller, J. H.; S. L., Wu; Yu, Z.; Kordich, T. M. B.; Neal, H.

doi:10.1103/PhysRevD.66.032003

We present a measurement of time-dependent CP-violating asymmetries in neutral B meson decays collected with the BABAR detector at the PEP-II asymmetric-energy e+e- collider at the Stanford Linear Accelerator Center. The data sample consists of 29.7 fb-1 recorded at the Υ(4S) resonance and 3.9 fb-1 off resonance. One of the neutral B mesons, which are produced in pairs at the Υ(4S), is fully reconstructed in the CP decay modes J/ψKS0, ψ(2S)KS0, χc1KS0, J/ψK*0 (K*0→KS0π0) and J/ψKL0, or in flavor-eigenstate modes involving D(*)π/ρ/a1 and J/ψK*0 (K*0→K+π-). The flavor of the other neutral B meson is tagged at the time of its decay, mainly with the charge of identified leptons and kaons. A neural network tagging algorithm is used to recover events without a clear lepton or kaon tag. The proper time elapsed between the decays is determined by measuring the distance between the decay vertices. Wrong-tag probabilities, the time-difference resolution function, and the B0-B0 oscillation frequency Δmd are measured with a sample of about 6350 fully-reconstructed B0 decays in hadronic flavor-eigenstate modes. A maximum-likelihood fit to this flavor eigenstate sample finds Δmd=0.516±0.016(stat)±0.010(syst)ps-1. The value of the asymmetry amplitude sin2β is determined from a simultaneous maximum-likelihood fit to the time-difference distribution of the flavor-eigenstate sample and about 642 tagged B0 decays in the CP-eigenstate modes. We find sin2β=0.59±0.14(stat)±0.05(syst), demonstrating that CP violation exists in the neutral B meson system. We also determine the value of the CP violation parameter |λ|=0.93±0.09(stat)±0.03(syst), which is consistent with the expectation of |λ|=1 for no direct CP violation.