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Measurement of mixing-induced CP violation in the decay $B^0 \to π^0 π^0$

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2026

[10.3204/PUBDB-2026-01914]  GO

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Report No.: Belle II Preprint 2026-013; KEK Preprint 2026-9; arXiv:2606.20797

Abstract: Measurements of charge-parity (CP) violation in quark transitions provide stringent tests of the current theory and sensitive probes of particles or interactions beyond it. We report the first measurement of mixing-induced CP violation in $B^0\toπ^0π^0$ decays. The measurement uses 190 million $Υ(4S)\to B^{0}\overline{B}{}^0$ events collected with the Belle II experiment at the SuperKEKB asymmetric-energy electron-positron collider. A new approach that exploits the quantum entanglement of the $B^{0}\overline{B}{}^0$ pair enables a decay-time-dependent analysis without reconstructing the $B^0 \to π^0π^0$ decay position. We measure the mixing-induced CP-violating coefficient to be $S_{π^{0}π^{0}} = 0.61^{+0.75}_{-0.79}\,(\mathrm{stat}) \pm 0.11\,(\mathrm{syst})$, attaining a precision that would require a data set twenty times as large with a conventional analysis. We also measure the direct CP-violating coefficient to be $C_{π^{0}π^{0}} = 0.05 \pm 0.28\,(\mathrm{stat}) \pm 0.07\,(\mathrm{syst})$. These results substantially improve the constraints from $B \to ππ$ decays on the CP-violating phase $ϕ_2$ of the quark-mixing matrix using far less data than had previously been assumed necessary.


Note: 20 pages, 11 figues, 2 tables ); BMFTR, DFG, HGF, MPG, and AvH Foundation (Germany);
Contributing Institute(s):
  1. BELLE II Experiment (BELLE)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. InterLeptons - A search for new interactions at Belle II using leptons (947006) (947006)
  3. FLAVOUR - Towards the Construction of the Fundamental Theory of Flavour (267104) (267104)
  4. FAIME - Flavour Anomalies with advanced particle Identification MEthods (884719) (884719)
  5. NIOBE - Non-Leptonic Three-Body B Decays: Theory and Phenomenology (700525) (700525)
  6. TAULEPGAMMA - Search for the Lepton Flavour Violating Decay Tau to Lepton + Gamma at the Belle II Experiment (101026516) (101026516)
  7. Japan and Europe Network for Neutrino and Intensity Frontier Experimental Research 3 (101183137) (101183137)
Experiment(s):
  1. KEK: BELLE I/II

Appears in the scientific report 2026
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The record appears in these collections:
Private Collections > >DESY > >FH > BELLE
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 Record created 2026-06-29, last modified 2026-07-01
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