First Observation of D+ →ημ+νμ and Measurement of Its Decay Dynamics

Ablikim, M.; Achasov, M. N.; Adlarson, P.; Ahmed, S.; Albrecht, M.; Amoroso, A.; An, Q.; Anita,; Bai, X. H.; Bai, Y.; Bakina, O.; Baldini Ferroli, R.; Balossino, I.; Ban, Y.; Begzsuren, K.; Bennett, J. V.; 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.; Cheng, W. S.; Cibinetto, G.; Cossio, F.; Cui, X. F.; Dai, H. L.; Dai, J. P.; Dai, X. C.; Dbeyssi, A.; De Boer, R. B.; 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.; S. X., Du; Fang, J.; Fang, S. S.; Fang, Y.; Farinelli, R.; Fava, L.; Feldbauer, F.; Felici, G.; Feng, C. Q.; Fritsch, M.; C. D., Fu; Fu, Y.; Gao, X. L.; Gao, Y.; Gao, Y.; Gao, Y. G.; Garzia, I.; Gersabeck, E. M.; Gilman, A.; Goetzen, K.; Gong, L.; Gong, W. X.; Gradl, W.; Greco, M.; L. M., Gu; M. H., Gu; Gu, S.; Y. T., Gu; Guan, C. Y.; Guo, A. Q.; Guo, L. B.; Guo, R. P.; Guo, Y. P.; Guo, Y. P.; Guskov, A.; Han, S.; Han, T. T.; Han, T. Z.; Hao, X. Q.; Harris, F. A.; K. L., He; Heinsius, F. H.; Held, T.; Heng, Y. K.; Himmelreich, M.; Holtmann, T.; Hou, Y. R.; Hou, Z. L.; H. M., Hu; J. F., Hu; Hu, T.; Hu, Y.; Huang, G. S.; Huang, L. Q.; Huang, X. T.; Huang, Y. P.; Huang, Z.; Huesken, N.; Hussain, T.; Ikegami Andersson, W.; Imoehl, W.; Irshad, M.; Jaeger, S.; Janchiv, S.; Ji, Q.; Q. P., Ji; X. B., Ji; X. L., Ji; Jiang, H. B.; Jiang, X. S.; Jiang, X. Y.; Jiao, J. B.; Jiao, Z.; Jin, S.; Jin, Y.; Johansson, T.; Kalantar-Nayestanaki, N.; Kang, X. S.; Kappert, R.; Kavatsyuk, M.; B. C., Ke; Keshk, I. K.; Khoukaz, A.; Kiese, P.; Kiuchi, R.; Kliemt, R.; Koch, L.; Kolcu, O. B.; Kopf, B.; Kuemmel, M.; Kuessner, M.; Kupsc, A.; Kurth, M. G.; Kuhn, W.; Lane, J. J.; Lange, J. S.; Larin, P.; Lavezzi, L.; Leithoff, H.; Lellmann, M.; Lenz, T.; Li, C.; C. H., Li; Li, C.; D. M., Li; Li, F.; Li, G.; H. B., Li; H. J., Li; J. L., Li; J. Q., Li; Li, K.; L. K., Li; Li, L.; P. L., Li; P. R., Li; S. Y., Li; W. D., Li; W. G., Li; X. H., Li; X. L., Li; Z. B., Li; Z. Y., Li; Liang, H.; Liang, H.; Liang, Y. F.; Liang, Y. T.; Liao, L. Z.; Libby, J.; Lin, C. X.; Liu, B.; Liu, B. J.; Liu, C. X.; Liu, D.; Liu, D. Y.; Liu, F. H.; Liu, F.; Liu, F.; Liu, H. B.; Liu, H. M.; Liu, H.; Liu, H.; Liu, J. B.; Liu, J. Y.; Liu, K.; Liu, K. Y.; Liu, K.; Liu, L.; Liu, Q.; Liu, S. B.; Liu, S.; Liu, T.; Liu, X.; Liu, Y. B.; Liu, Z. A.; Liu, Z. Q.; Long, Y. F.; Lou, X. C.; F. X., Lu; H. J., Lu; J. D., Lu; J. G., Lu; X. L., Lu; Lu, Y.; Y. P., Lu; Luo, C. L.; Luo, M. X.; Luo, P. W.; Luo, T.; Luo, X. L.; Lusso, S.; Lyu, X. R.; F. C., Ma; H. L., Ma; L. L., Ma; M. M., Ma; Q. M., Ma; R. Q., Ma; R. T., Ma; X. N., Ma; X. X., Ma; X. Y., Ma; Y. M., Ma; Maas, F. E.; 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.; Mezzadri, G.; Min, T. J.; Mitchell, R. E.; X. H., Mo; Y. J., Mo; Muchnoi, N. Y.; Muramatsu, H.; Nakhoul, S.; Nefedov, Y.; Nerling, F.; 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.; Pettersson, J.; Ping, J. L.; Ping, R. G.; Pitka, A.; Poling, R.; Prasad, V.; Qi, H.; H. R., Qi; Qi, M.; T. Y., Qi; T. Y., Qi; 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.; S. Q., Qu; Rashid, K. H.; Ravindran, K.; Redmer, C. F.; Rivetti, A.; Rodin, V.; Rolo, M.; Rong, G.; Rosner, C.; Rump, M.; Sarantsev, A.; Schelhaas, Y.; Schnier, C.; Schoenning, K.; Shan, D. C.; Shan, W.; Shan, X. Y.; 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, Q. Q.; Song, W. M.; Song, Y. X.; Sosio, S.; Spataro, S.; Sui, F. F.; Sun, G. X.; Sun, J. F.; Sun, L.; Sun, S. S.; Sun, T.; Sun, W. Y.; 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.; Thoren, V.; Tsednee, B.; Uman, I.; Wang, B.; Wang, B. L.; Wang, C. W.; Wang, D. Y.; Wang, H. P.; Wang, K.; Wang, L. L.; Wang, M.; Wang, M. Z.; Wang, M.; 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, 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.; J. F., Wu; L. H., Wu; L. J., Wu; Wu, X.; Wu, Z.; Xia, L.; Xiao, H.; Xiao, S. Y.; Xiao, Y. J.; Xiao, Z. J.; Xie, X. H.; Xie, Y. G.; Xie, Y. H.; Xing, T. Y.; Xiong, X. A.; G. F., Xu; J. J., Xu; Q. J., Xu; Xu, W.; X. P., Xu; Yan, F.; Yan, L.; Yan, L.; Yan, W. B.; Yan, W. C.; Yan, X.; Yang, H. J.; Yang, H. X.; Yang, L.; Yang, R. X.; Yang, S. L.; Yang, Y. H.; Yang, Y. X.; Yang, Y.; Yang, Z.; Ye, M.; M. H., Ye; Yin, J. H.; You, Z. Y.; B. X., Yu; C. X., Yu; Yu, G.; J. S., Yu; Yu, T.; Yuan, C. Z.; Yuan, W.; Yuan, X. Q.; Yuan, Y.; Yuan, Z. Y.; Yue, C. X.; Yuncu, A.; Zafar, A. A.; Zeng, Y.; Zhang, B. X.; Zhang, G.; Zhang, H. H.; Zhang, H. Y.; Zhang, J. L.; Zhang, J. Q.; Zhang, J. W.; Zhang, J. Y.; Zhang, J. Z.; Zhang, J.; Zhang, J.; Zhang, L.; Zhang, L.; Zhang, S.; Zhang, S. F.; Zhang, T. J.; 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.; Zhu, A. N.; Zhu, J.; Zhu, K.; Zhu, K. J.; Zhu, S. H.; Zhu, W. J.; Zhu, X. L.; Zhu, Y. C.; Zhu, Z. A.; Zou, B. S.; Zou, J. H.

doi:10.1103/PhysRevLett.124.231801

By analyzing a data sample corresponding to an integrated luminosity of 2.93 fb-1 collected at a center-of-mass energy of 3.773 GeV with the BESIII detector, we measure for the first time the absolute branching fraction of the D+→ημ+νμ decay to be BD+→ημ+νμ=(10.4±1.0stat±0.5syst)×10-4. Using the world averaged value of BD+→ηe+νe, the ratio of the two branching fractions is determined to be BD+→ημ+νμ/BD+→ηe+νe=0.91±0.13(stat+syst), which agrees with the theoretical expectation of lepton flavor universality within uncertainty. By studying the differential decay rates in five four-momentum transfer intervals, we obtain the product of the hadronic form factor f+η(0) and the c→d Cabibbo-Kobayashi-Maskawa matrix element |Vcd| to be f+η(0)|Vcd|=0.087±0.008stat±0.002syst. Taking the input of |Vcd| from the global fit in the standard model, we determine f+η(0)=0.39±0.04stat±0.01syst. On the other hand, using the value of f+η(0) calculated in theory, we find |Vcd|=0.242±0.022stat±0.006syst±0.033theory.