Measurement of the branching fraction, polarization, and time-dependent CP asymmetry in B0 →ρ+ρ- decays and constraint on the CKM angle φ2

Adachi, I.; Aggarwal, L.; Ahmed, H.; Akopov, N.; Alhakami, M.; Aloisio, A.; Althubiti, N.; Anh Ky, N.; Asner, D.  m.; Atmacan, H.; Aushev, V.; Aversano, M.; Ayad, R.; Babu, V.; Baghel, N.  k.; Bambade, P.; Banerjee, Sw.; Barrett, M.; Bartl, M.; Baudot, J.; Baur, A.; Beaubien, A.; Becker, J.; Bennett, J.  v.; Bertacchi, V.; Bertemes, M.; Bertholet, E.; Bessner, M.; Bettarini, S.; Bhuyan, B.; Biswas, D.; Bobrov, A.; Bodrov, D.; Bolz, A.; Bondar, A.; Borah, J.; Boschetti, A.; Bozek, A.; Bračko, M.; Branchini, P.; Briere, R.  a.; Browder, T.  e.; Budano, A.; Bussino, S.; Campagna, Q.; Campajola, M.; Casarosa, G.; Cecchi, C.; Cerasoli, J.; Chang, M. -C.; Chang, P.; Cheaib, R.; Cheema, P.; Cheon, B.  g.; Chilikin, K.; Chirapatpimol, K.; Cho, H. -E.; Cho, K.; Cho, S. -J.; Choi, S. -K.; Choudhury, S.; Cochran, J.; Corona, L.; Cui, J.  x.; De La Cruz-Burelo, E.; De La Motte, S.  a.; De Nardo, G.; De Pietro, G.; De Sangro, R.; Destefanis, M.; Dey, S.; Di Capua, F.; Dingfelder, J.; Doležal, Z.; Domínguez Jiménez, I.; Dong, T.  v.; Dong, X.; Dorigo, M.; Dossett, D.; Dugic, K.; Dujany, G.; Ecker, P.; Eppelt, J.; Feichtinger, P.; Ferber, T.; Fillinger, T.; Finck, C.; Finocchiaro, G.; Fodor, A.; Forti, F.; Fulsom, B.  g.; Gabrielli, A.; Ganiev, E.; Garcia-Hernandez, M.; Garg, R.; Gaudino, G.; Gaur, V.; Gaz, A.; Gellrich, A.; Ghevondyan, G.; Ghosh, D.; Ghumaryan, H.; Giakoustidis, G.; Giordano, R.; Giri, A.; Gironella Gironell, P.; Glazov, A.; Gobbo, B.; Godang, R.; Gogota, O.; Goldenzweig, P.; Gradl, W.; Graziani, E.; Greenwald, D.; Gruberová, Z.; Guan, Y.; Gudkova, K.; Haide, I.; Hara, T.; Harris, C.; Hayasaka, K.; Hazra, S.; Hearty, C.; Hedges, M.  t.; Heidelbach, A.; Heredia De La Cruz, I.; Hernández Villanueva, M.; Higuchi, T.; Hoek, M.; Hohmann, M.; Hoppe, R.; Horak, P.; Hsu, C. -L.; Humair, T.; Iijima, T.; Inami, K.; Ipsita, N.; Ishikawa, A.; Itoh, R.; Iwasaki, M.; Jacobi, D.; Jacobs, W.  w.; Jang, E. -J.; Jin, Y.; Johnson, A.; Junkerkalefeld, H.; Kaleta, M.; Kaliyar, A.  b.; Kandra, J.; Keil, F.; Ketter, C.; Kiesling, C.; Kim, C. -H.; Kim, D.  y.; Kim, J. -Y.; Kim, K. -H.; Kim, Y. -K.; Kinoshita, K.; Kodyš, P.; Koga, T.; Kohani, S.; Kojima, K.; Korobov, A.; Korpar, S.; Kovalenko, E.; Kowalewski, R.; Križan, P.; Krokovny, P.; Kuhr, T.; Kulii, Y.; Kumar, R.; Kumara, K.; Kunigo, T.; Kuzmin, A.; Kwon, Y. -J.; Lacaprara, S.; Lalwani, K.; Lam, T.; Lanceri, L.; Lange, J.  s.; Lau, T.  s.; Laurenza, M.; Leboucher, R.; Le Diberder, F.  r.; Lee, M.  j.; Lemettais, C.; Leo, P.; L.  k., Li; Q.  m., Li; W.  z., Li; Li, Y.; Y.  b., Li; Liao, Y.  p.; Libby, J.; Lin, J.; Lin, S.; Liu, M.  h.; Liu, Q.  y.; Liu, Z.  q.; Liventsev, D.; Longo, S.; Lueck, T.; Lyu, C.; Ma, Y.; Madaan, C.; Maggiora, M.; Maharana, S.  p.; Maiti, R.; Mancinelli, G.; Manfredi, R.; Manoni, E.; Mantovano, M.; Marcantonio, D.; Marcello, S.; Marinas, C.; Martellini, C.; Martens, A.; Martini, A.; Martinov, T.; Massaccesi, L.; Masuda, M.; Matsuoka, K.; Matvienko, D.; Maurya, S.  k.; Maushart, M.; Mckenna, J.  a.; Meier, F.; Meleshko, D.; Merola, M.; Miller, C.; Mirra, M.; Mitra, S.; Miyabayashi, K.; Miyake, H.; Mohanty, G.  b.; Mondal, S.; Moneta, S.; Moser, H. -G.; Mussa, R.; Nakamura, I.; Nakao, M.; Nakazawa, Y.; Naruki, M.; Natkaniec, Z.; Natochii, A.; Nayak, M.; Nazaryan, G.; Neu, M.; Nishida, S.; Ogawa, S.; Okubo, R.; Ono, H.; Onuki, Y.; Pakhlova, G.; Pardi, S.; Parham, K.; Park, H.; Park, J.; Park, K.; Park, S. -H.; Passeri, A.; Patra, S.; Pedlar, T.  k.; Peruzzi, I.; Peschke, R.; Pestotnik, R.; Piilonen, L.  e.; Podesta-Lerma, P.  l.  m.; Podobnik, T.; Pokharel, S.; Praz, C.; Prell, S.; Prencipe, E.; Prim, M.  t.; Purwar, H.; Raiz, S.; Ravindran, K.; Rehman, J.  u.; Reif, M.; Reiter, S.; Remnev, M.; Reuter, L.; Ricalde Herrmann, D.; Ripp-Baudot, I.; Rizzo, G.; Roehrken, M.; Roney, J.  m.; Rostomyan, A.; Rout, N.; Sakai, Y.; Sanders, D.  a.; Sandilya, S.; Santelj, L.; Savinov, V.; Scavino, B.; Schwanda, C.; Schwartz, A.  j.; Seino, Y.; Selce, A.; Senyo, K.; Serrano, J.; Sevior, M.  e.; Sfienti, C.; Shan, W.; Shi, X.  d.; Shillington, T.; Shiu, J. -G.; Shtol, D.; Shwartz, B.; Sibidanov, A.; Simon, F.; Skorupa, J.; Sobie, R.  j.; Sobotzik, M.; Soffer, A.; Sokolov, A.; Solovieva, E.; Spataro, S.; Spruck, B.; Song, W.; Starič, M.; Stavroulakis, P.; Stefkova, S.; Stroili, R.; Strube, J.; Sumihama, M.; Sumisawa, K.; Suwonjandee, N.; Svidras, H.; Takizawa, M.; Tamponi, U.; Tanida, K.; Tenchini, F.; Thaller, A.; Tittel, O.; Tiwary, R.; Torassa, E.; Trabelsi, K.; Tsaklidis, I.; Ueda, I.; Uglov, T.; Unger, K.; Unno, Y.; Uno, K.; Uno, S.; Urquijo, P.; Ushiroda, Y.; Vahsen, S.  e.; Van Tonder, R.; Varvell, K.  e.; Veronesi, M.; Vinokurova, A.; Vismaya, V.  s.; Vitale, L.; Vobbilisetti, V.; Volpe, R.; Wakai, M.; Wallner, S.; Wang, M. -Z.; Warburton, A.; Watanabe, M.; Watanuki, S.; Wessel, C.; Won, E.; X.  p., Xu; Yabsley, B.  d.; Yamada, S.; Yan, W.; Yelton, J.; Yin, J.  h.; Yoshihara, K.; Yuan, J.; Yusa, Y.; Zani, L.; Zhilich, V.; Zhou, J.  s.; Zhou, Q.  d.; Zhu, L.; Žlebčík, R.; Null, Null

doi:10.1103/physrevd.111.092001

We present a measurement of the branching fraction and fraction of longitudinal polarization of B0→ρ+ρ- decays, which have two π0's in the final state. We also measure time-dependent CP violation parameters for decays into longitudinally polarized ρ+ρ- pairs. This analysis is based on a data sample containing (387±6)×106 ϒ(4S) mesons collected with the Belle II detector at the SuperKEKB asymmetric-energy e+e- collider in 2019-2022. We obtain B(B0→ρ+ρ-)=(2.89-0.22+0.23 -0.27+0.29)×10-5, fL=0.921-0.025+0.024 -0.015+0.017, S=-0.26±0.19±0.08, and C=-0.02±0.12-0.05+0.06, where the first uncertainties are statistical and the second are systematic. We use these results to perform an isospin analysis to constrain the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa angle φ2 and obtain two solutions; the result consistent with other Standard Model constraints is φ2=(92.6-4.7+4.5)°.