Measurement of branching fractions and search for CP violation in D⁰ → π⁺π⁻η, D⁰ → K⁺K⁻η, and D⁰ → ϕη at Belle

L. K., Li; Schwartz, A. J.; Kinoshita, K.; Adachi, I.; Aihara, H.; Al Said, S.; Asner, D. M.; Atmacan, H.; Aulchenko, V.; Aushev, T.; Ayad, R.; Babu, V.; Bahinipati, S.; Behera, P.; Bennett, J.; Bessner, M.; Bilka, T.; Biswal, J.; Bobrov, A.; Bonvicini, G.; Bozek, A.; Bračko, M.; Branchini, P.; Browder, T. E.; Budano, A.; Campajola, M.; Červenkov, D.; Chang, M. -C.; Chang, P.; Chekelian, V.; Chen, A.; Chen, Y. Q.; Cheon, B. G.; Chilikin, K.; Cho, H. E.; Cho, K.; Cho, S. -J.; Choi, S. -K.; Choi, Y.; Choudhury, S.; Cinabro, D.; Cunliffe, S.; Das, S.; Dash, N.; De Nardo, G.; De Pietro, G.; Dhamija, R.; Di Capua, F.; Doležal, Z.; Dong, T. V.; Eidelman, S.; Epifanov, D.; Ferber, T.; Fulsom, B. G.; Garg, R.; Gaur, V.; Giri, A.; Goldenzweig, P.; Golob, B.; Graziani, E.; Gu, T.; Guan, Y.; Hadjivasiliou, C.; Halder, S.; Hayasaka, K.; Hou, W. -S.; Inami, K.; Ishikawa, A.; Iwasaki, M.; Iwasaki, Y.; Jacobs, W. W.; Jang, E. -J.; Jia, S.; Jin, Y.; Joo, K. K.; Kang, K. H.; Karyan, G.; Kiesling, C.; Kim, C. H.; Kim, D. Y.; Kim, K. -H.; Kim, S. H.; Kim, Y. -K.; Kodyš, P.; Konno, T.; Korobov, A.; Korpar, S.; Kovalenko, E.; Križan, P.; Kroeger, R.; Krokovny, P.; Kuhr, T.; Kumar, M.; Kumara, K.; Kuzmin, A.; Kwon, Y. -J.; Lalwani, K.; Laurenza, M.; Lee, S. C.; C. H., Li; Gioi, L. Li; Libby, J.; Lieret, K.; Liventsev, D.; Masuda, M.; Matvienko, D.; Merola, M.; Metzner, F.; Miyabayashi, K.; Mizuk, R.; Mohanty, G. B.; Mori, T.; Nakao, M.; Natkaniec, Z.; Natochii, A.; Nayak, L.; Nayak, M.; Niiyama, M.; Nisar, N. K.; Nishida, S.; Nishimura, K.; Ono, H.; Oskin, P.; Pakhlov, P.; Pakhlova, G.; Pardi, S.; Park, S. -H.; Passeri, A.; Paul, S.; Pedlar, T. K.; Pestotnik, R.; Piilonen, L. E.; Podobnik, T.; Popov, V.; Prencipe, E.; Prim, M. T.; Rout, N.; Russo, G.; Sahoo, D.; Sakai, Y.; Sandilya, S.; Sangal, A.; Santelj, L.; Sanuki, T.; Savinov, V.; Schnell, G.; Schwanda, C.; Seino, Y.; Senyo, K.; Shapkin, M.; Sharma, C.; Shen, C. P.; Shiu, J. -G.; Shwartz, B.; Sokolov, A.; Solovieva, E.; Starič, M.; Stottler, Z. S.; Sumihama, M.; Sumiyoshi, T.; Takizawa, M.; Tanida, K.; Tenchini, F.; Uchida, M.; Uglov, T.; Unno, Y.; Uno, K.; Uno, S.; Vahsen, S. E.; Van Tonder, R.; Varner, G.; Vinokurova, A.; Waheed, E.; Wang, C. H.; Wang, M. -Z.; Wang, P.; Wang, X. L.; Watanuki, S.; Won, E.; Yabsley, B. D.; Yan, W. B.; Yang, S. B.; Ye, H.; Yelton, J.; Yin, J. H.; Yusa, Y.; Zhang, Z. P.; Zhilich, V.; Zhukova, V.

doi:10.1007/JHEP09(2021)075

We measure the branching fractions and CP asymmetries for the singly Cabibbo-suppressed decays D0→π+π−η, D0→K+K−η, and D0→ϕη, using 980 fb−1 of data from the Belle experiment at the KEKB e+e− collider. We obtain B(D0→π+π−η)=[1.22±0.02(stat)±0.02(syst)±0.03(Bref)]×10^−3, B(D0→K+K−η)=[1.80(−0.06/+0.07)(stat)±0.04(syst)±0.05(Bref)]×10^−4, B(D0→ϕη)=[1.84±0.09(stat)±0.06(syst)±0.05(Bref)]×10^−4, where the third uncertainty (Bref) is from the uncertainty in the branching fraction of the reference mode D0→K−π+η. The color-suppressed decay D0→ϕη is observed for the first time, with very high significance. The results for the CP asymmetries are ACP(D0 π+π−η)=[0.9±1.2(stat)±0.5(syst)]%, ACP(D0→K+K−η)=[−1.4±3.3(stat)±1.1(syst)]%, ACP (D0→ϕη)=[−1.9±4.4(stat)±0.6(syst)]%. The results for D0→π+π−η are a significant improvement over previous results. The branching fraction and ACP results for D0→K+K−η, and the ACP result for D0→ϕη, are the first such measurements. No evidence for CP violation is found in any of these decays.