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Journal Article PUBDB-2025-01856
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Measurement of the branching fraction, polarization, and time-dependent $CP$ asymmetry in $B^0 \to \rho^+\rho^-$ decays and constraint on the CKM angle $\phi_2$

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2025
American Physical Society Ridge, NY

Physical review / D 111(9), 092001 () [10.1103/PhysRevD.111.092001]
 GO

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Report No.: Belle II preprint 2024-024; KEK preprint 2024-23; arXiv:2412.19624

Abstract: We present a measurement of the branching fraction and fraction of longitudinal polarization of $B^0 \to \rho^+ \rho^-$ decays, which have two $\pi^0$'s in the final state. We also measure time-dependent $CP$ violation parameters for decays into longitudinally polarized $\rho^+ \rho^-$ pairs. This analysis is based on a data sample containing $(387\pm6) \times 10^6$\BBbar pairs collected with the Belle~II detector at the SuperKEKB asymmetric-energy $e^+e^-$ collider in 2019-2022. We obtain ${B}(B^0\to\rho^+\rho^-) = (2.88 ^{+0.23}_{-0.22} {}^{+0.29}_{-0.27}) \times 10^{-5}, f_{L} = 0.921 ^{+0.024}_{-0.025} {}^{+0.017}_{-0.015}$, $S = -0.26\pm0.19\pm0.08$, and $C = -0.02\pm0.12^{+0.06}_{-0.05}$, where the first uncertainties are statistical and the second are systematic. We use these results to perform an isospin analysis to constrain the CKM angle $\phi_2$ and obtain two solutions; the result consistent with other Standard Model constraints is $\phi_2 = (92.6^{+4.5}_{-4.8})^\circ$.

Classification:

Note: Phys. Rev. D 111, 092001, 2025
Contributing Institute(s):
  1. BELLE II Experiment (BELLE)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. FLAVOUR - Towards the Construction of the Fundamental Theory of Flavour (267104) (267104)
  3. FAIME - Flavour Anomalies with advanced particle Identification MEthods (884719) (884719)
  4. NIOBE - Non-Leptonic Three-Body B Decays: Theory and Phenomenology (700525) (700525)
  5. TAULEPGAMMA - Search for the Lepton Flavour Violating Decay Tau to Lepton + Gamma at the Belle II Experiment (101026516) (101026516)
  6. JENNIFER2 - Japan and Europe Network for Neutrino and Intensity Frontier Experimental Research 2 (822070) (822070)
Experiment(s):
  1. KEK: BELLE I/II

Appears in the scientific report 2025
Database coverage:
Medline ; Creative Commons Attribution CC BY 4.0 ; SCOAP3 OpenAccess ; OpenAccess ; Clarivate Analytics Master Journal List ; Current Contents - Electronics and Telecommunications Collection ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; Ebsco Academic Search ; Essential Science Indicators ; IF >= 5 ; JCR ; SCOAP3 sponsored Journal ; SCOPUS ; Science Citation Index Expanded ; Web of Science Core Collection
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 Record created 2025-06-12, last modified 2026-03-24
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