Journal Article

GSI-2023-00003

http://join2-wiki.gsi.de/foswiki/pub/Main/Artwork/join2_logo100x88.png Probing CP symmetry and weak phases with entangled double-strange baryons

Ablikim, M. (Corresponding author) ; Achasov, M. N. ; Adlarson, P. ; Ahmed, S. ; Albrecht, M. ; Aliberti, R. ; Amoroso, A. ; An, M. R. ; An, Q. ; Bai, X. H. ; Bai, Y. ; Bakina, O. ; Baldini Ferroli, R. ; Balossino, I. ; Ban, Y. ; Begzsuren, K. ; Berger, N. ; Bertani, M. ; Bettoni, D. ; Bianchi, F. ; Biernat, J. ; Bloms, J. ; Bortone, A. ; Boyko, I. ; Briere, R. A. ; Cai, H. ; Cai, X. ; Calcaterra, A. ; Cao, G. F. ; Cao, N. ; Cetin, S. A. ; Chang, J. F. ; Chang, W. L. ; Chelkov, G. ; Chen, D. Y. ; Chen, G. ; Chen, H. S. ; Chen, M. L. ; Chen, S. J. ; Chen, X. R. ; Chen, Y. B. ; Chen, Z. J. ; Cheng, W. S. ; Cibinetto, G. ; Cossio, F. ; Cui, X. F. ; Dai, H. L. ; Dai, X. C. ; Dbeyssi, A. ; de Boer, R. E. ; Dedovich, D. ; Deng, Z. Y. ; Denig, A. ; Denysenko, I. ; Destefanis, M. ; De Mori, F. ; Ding, Y. ; Dong, C. ; Dong, J. ; Dong, L. Y. ; Dong, M. Y. ; Dong, X. ; Du, S. X. ; Fan, Y. L. ; Fang, J. ; Fang, S. S. ; Fang, Y. ; Farinelli, R. ; Fava, L. ; Feldbauer, F. ; Felici, G. ; Feng, C. Q. ; Feng, J. H. ; Fritsch, M. ; Fu, C. D. ; Gao, Y. ; Gao, Y. ; Gao, Y. ; Gao, Y. G. ; Garzia, I. ; Ge, P. T. ; Geng, C. ; Gersabeck, E. M. ; Gilman, A. ; Goetzen, K.GSI* ; Gong, L. ; Gong, W. X. ; Gradl, W. ; Greco, M. ; Gu, L. M. ; Gu, M. H. ; Gu, S. ; Gu, Y. T. ; Guan, C. Y. ; Guo, A. Q. ; Guo, L. B. ; Guo, R. P. ; Guo, Y. P. ; Guskov, A. ; Han, T. T. ; Han, W. Y. ; Hansson, J. ; Hao, X. Q. ; Harris, F. A. ; Hüsken, N. ; He, K. L. ; Heinsius, F. H. ; Heinz, C. H. ; Held, T. ; Heng, Y. K. ; Herold, C. ; Himmelreich, M.GSI* ; Holtmann, T. ; Hou, Y. R. ; Hou, Z. L. ; Hu, H. M. ; Hu, J. F. ; Hu, T. ; Hu, Y. ; Huang, G. S. ; Huang, L. Q. ; Huang, X. T. ; Huang, Y. P. ; Huang, Z. ; Hussain, T. ; Ikegami Andersson, W. ; Imoehl, W. ; Irshad, M. ; Jaeger, S. ; Janchiv, S. ; Ji, Q. ; Ji, Q. P. ; Ji, X. B. ; Ji, X. L. ; Ji, Y. Y. ; Jiang, H. B. ; Jiang, X. S. ; Jiao, J. B. ; Jiao, Z. ; Jin, S. ; Jin, Y. ; Johansson, T. ; Kalantar-Nayestanaki, N. ; Kang, X. S. ; Kappert, R. ; Kavatsyuk, M. ; Ke, B. C. ; Keshk, I. K. ; Khoukaz, A. ; Kiese, P. ; Kiuchi, R. ; Kliemt, R.GSI* ; Koch, L. ; Kolcu, O. B. ; Kopf, B. ; Kuemmel, M. ; Kuessner, M. ; Kupsc, A. ; Kurth, M. G. ; Kühn, W. ; Lane, J. J. ; Lange, J. S. ; Larin, P.HIM* ; Lavania, A. ; Lavezzi, L. ; Lei, Z. H. ; Leithoff, H. ; Lellmann, M. ; Lenz, T. ; Li, C. ; Li, C. H. ; Li, C. ; Li, D. M. ; Li, F. ; Li, G. ; Li, H. ; Li, H. ; Li, H. B. ; Li, H. J. ; Li, H. J. ; Li, J. L. ; Li, J. Q. ; Li, J. S. ; Li, K. ; Li, L. K. ; Li, L. ; Li, P. R. ; Li, S. Y. ; Li, W. D. ; Li, W. G. ; Li, X. H. ; Li, X. L. ; Li, X. ; Li, Z. Y. ; Liang, H. ; Liang, H. ; Liang, H. ; Liang, Y. F. ; Liang, Y. T. ; Liao, G. R. ; Liao, L. Z. ; Libby, J. ; Lin, C. X. ; Liu, B. J. ; Liu, C. X. ; Liu, D.GSI* ; Liu, F. H. ; Liu, F. ; Liu, F. ; Liu, H. B. ; Liu, H. M. ; Liu, H. ; Liu, H. ; Liu, J. B. ; Liu, J. L. ; Liu, J. Y. ; Liu, K. ; Liu, K. Y. ; Liu, K. ; Liu, L. ; Liu, M. H. ; Liu, P. L. ; Liu, Q. ; Liu, Q. ; Liu, S. B. ; Liu, S. ; Liu, T. ; Liu, W. M. ; Liu, X. ; Liu, Y. ; Liu, Y. B. ; Liu, Z. A. ; Liu, Z. Q. ; Lou, X. C. ; Lu, F. X. ; Lu, F. X. ; Lu, H. J. ; Lu, J. D. ; Lu, J. G. ; Lu, X. L. ; Lu, Y. ; Lu, Y. P. ; Luo, C. L. ; Luo, M. X. ; Luo, P. W. ; Luo, T. ; Luo, X. L. ; Lusso, S. ; Lyu, X. R. ; Ma, F. C. ; Ma, H. L. ; Ma, L. L. ; Ma, M. M. ; Ma, Q. M. ; Ma, R. Q. ; Ma, R. T. ; Ma, X. X. ; Ma, X. Y. ; Maas, F. E.GSI* ; Maggiora, M. ; Maldaner, S. ; Malde, S. ; Malik, Q. A. ; Mangoni, A. ; Mao, Y. J. ; Mao, Z. P. ; Marcello, S. ; Meng, Z. X. ; Messchendorp, J. G.GSI* ; Mezzadri, G. ; Min, T. J. ; Mitchell, R. E. ; Mo, X. H. ; Mo, Y. J. ; Muchnoi, N. Y. ; Muramatsu, H. ; Nakhoul, S.GSI* ; Nefedov, Y. ; Nerling, F.GSI* ; Nikolaev, I. B. ; Ning, Z. ; Nisar, S. ; Olsen, S. L. ; Ouyang, Q. ; Pacetti, S. ; Pan, X. ; Pan, Y. ; Pathak, A. ; Patteri, P. ; Pelizaeus, M. ; Peng, H. P. ; Peters, K.GSI* ; Ping, J. L. ; Ping, R. G. ; Poling, R. ; Prasad, V. ; Qi, H. ; Qi, H. R. ; Qi, K. H. ; Qi, M. ; Qi, T. Y. ; Qi, T. Y. ; Qian, S. ; Qian, W. B. ; Qian, Z. ; Qiao, C. F. ; Qin, L. Q. ; Qin, X. P. ; Qin, X. S. ; Qin, Z. H. ; Qiu, J. F. ; Qu, S. Q. ; Rashid, K. H. ; Ravindran, K. ; Redmer, C. F. ; Rivetti, A. ; Rodin, V. ; Rolo, M. ; Rong, G. ; Rosner, C.GSI* ; Rump, M. ; Sang, H. S. ; Sarantsev, A. ; Schelhaas, Y. ; Schnier, C. ; Schönning, K. ; Scodeggio, M. ; Shan, D. C. ; Shan, W. ; Shan, X. Y. ; Shangguan, J. F. ; Shao, M. ; Shen, C. P. ; Shen, P. X. ; Shen, X. Y. ; Shi, H. C. ; Shi, R. S. ; Shi, X. ; Shi, X. D. ; Song, J. J. ; Song, W. M. ; Song, Y. X. ; Sosio, S. ; Spataro, S. ; Su, K. X. ; Su, P. P. ; Sui, F. F. ; Sun, G. X. ; Sun, H. K. ; Sun, J. F. ; Sun, L. ; Sun, S. S. ; Sun, T. ; Sun, W. Y. ; Sun, W. Y. ; Sun, X. ; Sun, Y. J. ; Sun, Y. K. ; Sun, Y. Z. ; Sun, Z. T. ; Tan, Y. H. ; Tan, Y. X. ; Tang, C. J. ; Tang, G. Y. ; Tang, J. ; Teng, J. X. ; Thoren, V. ; Tian, Y. T. ; Uman, I. ; Wang, B. ; Wang, C. W. ; Wang, D. Y. ; Wang, H. J. ; Wang, H. P. ; Wang, K. ; Wang, L. L. ; Wang, M. ; Wang, M. Z. ; Wang, M. ; Wang, W. ; Wang, W. H. ; Wang, W. P. ; Wang, X. ; Wang, X. F. ; Wang, X. L. ; Wang, Y. ; Wang, Y. ; Wang, Y. D. ; Wang, Y. F. ; Wang, Y. Q. ; Wang, Y. Y. ; Wang, Z. ; Wang, Z. Y. ; Wang, Z. ; Wang, Z. ; Wei, D. H. ; Weidenkaff, P. ; Weidner, F. ; Wen, S. P. ; White, D. J. ; Wiedner, U. ; Wilkinson, G. ; Wolke, M. ; Wollenberg, L. ; Wu, J. F. ; Wu, L. H. ; Wu, L. J. ; Wu, X. ; Wu, Z. ; Xia, L. ; Xiao, H. ; Xiao, S. Y. ; Xiao, Z. J. ; Xie, X. H. ; Xie, Y. G. ; Xie, Y. H. ; Xing, T. Y. ; Xu, G. F. ; Xu, Q. J. ; Xu, W. ; Xu, X. P. ; Xu, Y. C. ; Yan, F. ; Yan, L. ; Yan, W. B. ; Yan, W. C. ; Yan, X. ; Yang, H. J. ; Yang, H. X. ; Yang, L. ; Yang, S. L. ; Yang, Y. X. ; Yang, Y. ; Yang, Z. ; Ye, M. ; Ye, M. H. ; Yin, J. H. ; You, Z. Y. ; Yu, B. X. ; Yu, C. X. ; Yu, G. ; Yu, J. S. ; Yu, T. ; Yuan, C. Z. ; Yuan, L. ; Yuan, X. Q. ; Yuan, Y. ; Yuan, Z. Y. ; Yue, C. X. ; Zafar, A. A. ; Zeng, Y. ; Zhang, B. X. ; Zhang, G. ; Zhang, H. ; Zhang, H. H. ; Zhang, H. H. ; Zhang, H. Y. ; Zhang, J. J. ; Zhang, J. L. ; Zhang, J. Q. ; Zhang, J. W. ; Zhang, J. Y. ; Zhang, J. Z. ; Zhang, J. ; Zhang, J. ; Zhang, L. M. ; Zhang, L. Q. ; Zhang, L. ; Zhang, S. ; Zhang, S. F. ; Zhang, S. ; Zhang, X. D. ; Zhang, X. Y. ; Zhang, Y. ; Zhang, Y. H. ; Zhang, Y. T. ; Zhang, Y. ; Zhang, Y. ; Zhang, Y. ; Zhang, Z. H. ; Zhang, Z. Y. ; Zhao, G. ; Zhao, J. ; Zhao, J. Y. ; Zhao, J. Z. ; Zhao, L. ; Zhao, L. ; Zhao, M. G. ; Zhao, Q. ; Zhao, S. J. ; Zhao, Y. B. ; Zhao, Y. X. ; Zhao, Z. G. ; Zhemchugov, A. ; Zheng, B. ; Zheng, J. P. ; Zheng, Y. ; Zheng, Y. H. ; Zhong, B. ; Zhong, C. ; Zhou, L. P. ; Zhou, Q. ; Zhou, X. ; Zhou, X. K. ; Zhou, X. R. ; Zhou, X. Y. ; Zhu, A. N. ; Zhu, J. ; Zhu, K. ; Zhu, K. J. ; Zhu, S. H. ; Zhu, T. J. ; Zhu, W. J. ; Zhu, W. J. ; Zhu, Y. C. ; Zhu, Z. A. ; Zou, B. S. ; Zou, J. H.

2022
Nature Publ. Group London [u.a.]

This record in other databases:  

Please use a persistent id in citations: doi:10.1038/s41586-022-04624-1  doi:10.15120/GSI-2023-00003

Abstract: Using a sample of $1.31\times10^9$ $J/\psi$ events collected with the BESIII detector at the electron-positron collider BEPCII, we analyse the full $J/\psi \to$ $\Xi^-\overline{\Xi}^+$, $\Xi^-\to \Lambda \pi^-$, $\Lambda\to p\pi^-$, $\overline{\Xi}^+\to\overline{\Lambda}\pi^+$, $\overline{\Lambda}\to\overline{p}\pi^+$ decay chain. A new method, exploiting the fact that the $\Xi^-\overline{\Xi}^+$ pair is entangled and sequentially decaying, and where the complete decay chains are reconstructed, is applied for the first time. This enables precision measurements of the decay parameters for the $\Xi^-\to\Lambda\pi^-$ decay ($\alpha_{\Xi}$, $\phi_{\Xi}$) as well as the $\overline{\Xi}^+\to\overline{\Lambda}\pi^+$ decay ($\overline{\alpha}_{\Xi}$, $\overline{\phi}_{\Xi}$). From the decay parameters, two independent CP tests were performed, quantified by the observables $A_{\rm CP}^{\Xi}$ and $\Delta \phi_\Xi$. Our results, $A_{\rm CP}^{\Xi}$ = $(6.0\pm13.4\pm5.6)\times10^{-3}$ and $\Delta \phi_\Xi= (-4.8\pm13.7\pm2.9)\times10^{-3}~{\rm rad}$, are consistent with CP symmetry. Furthermore, our method enables a separation of strong and weak $\Xi\to\Lambda\pi$ decay amplitudes. This results in the first direct measurement of the weak phase difference for any baryon decay. The result is found to be $(\xi_{P} - \xi_{S}) = (1.2\pm3.4\pm0.8)\times10^{-2}$ rad and is one of the most precise tests of CP symmetry for strange baryons. The strong phase difference is measured to be $(\delta_P - \delta_S) = (-4.0\pm3.3\pm1.7)\times10^{-2}$ rad. In addition, we provide an independent measurement of the recently debated $\Lambda$ decay parameter, $\alpha_{\Lambda} = 0.757 \pm 0.011 \pm 0.008 $. The $\Lambda\overline{\Lambda}$ asymmetry is measured to be $A_{\rm CP}^{\Lambda} = (-3.7\pm11.7\pm9.0)\times10^{-3}$.

Note: This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License

---

Contributing Institute(s):

1. Hadronenspektroskopie (HSP)
2. Hadronenstruktur (HST)
3. HIM / EMP (MEP)
4. FAIR Forschung NRW (FFN)

Research Program(s):

1. 612 - Cosmic Matter in the Laboratory (POF4-612) (POF4-612)

Experiment(s):

1. Beijing Spectrometer(BESIII) Experiment ( - ; other)

Appears in the scientific report 2022

---

Database coverage:
; ; ; BIOSIS Previews ; Biological Abstracts ; Chemical Reactions ; Clarivate Analytics Master Journal List ; Current Contents - Agriculture, Biology and Environmental Sciences ; Current Contents - Life Sciences ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; DEAL Nature ; Ebsco Academic Search ; Essential Science Indicators ; IF >= 60 ; Index Chemicus ; JCR ; SCOPUS ; Science Citation Index Expanded ; Web of Science Core Collection ; Zoological Record

---

---

Linked articles:

http://join2-wiki.gsi.de/foswiki/pub/Main/Artwork/join2_logo100x88.png Preprint Ablikim, M. ; Achasov, M. N. ; Adlarson, P. ; et al
Weak phases and CP-symmetry tests in sequential decays of entangled double-strange baryons
  Fulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

---