Determination of Quantum Numbers for Several Excited Charmed Mesons Observed in B− → D*+ π− π− Decays

Aaij, R.; Abellán Beteta, C.; Ackernley, T.; Adeva, B.; Adinolfi, M.; Afsharnia, H.; Aidala, C. A.; Aiola, S.; Ajaltouni, Z.; Akar, S.; Albicocco, P.; Albrecht, J.; Alessio, F.; Alexander, M.; Alfonso Albero, A.; Alkhazov, G.; Alvarez Cartelle, P.; Alves Jr, A. A.; Amato, S.; Amhis, Y.; An, L.; Anderlini, L.; Andreassi, G.; Andreotti, M.; Archilli, F.; Arnau Romeu, J.; Artamonov, A.; Artuso, M.; Arzymatov, K.; Aslanides, E.; Atzeni, M.; Audurier, B.; Bachmann, S.; Back, J. J.; Baker, S.; Balagura, V.; Baldini, W.; Baranov, A.; Barlow, R. J.; Barsuk, S.; Barter, W.; Bartolini, M.; Baryshnikov, F.; Bassi, G.; Batozskaya, V.; Batsukh, B.; Battig, A.; Battista, V.; Bay, A.; Becker, M.; Bedeschi, F.; Bediaga, I.; Beiter, A.; Bel, L. J.; Belavin, V.; Belin, S.; Beliy, N.; Bellee, V.; Belous, K.; Belyaev, I.; Bencivenni, G.; Ben-Haim, E.; Benson, S.; Beranek, S.; Berezhnoy, A.; Bernet, R.; Berninghoff, D.; Bernstein, H. C.; Bertholet, E.; Bertolin, A.; Betancourt, C.; Betti, F.; Bettler, M. O.; Bezshyiko, Ia.; Bhasin, S.; Bhom, J.; Bieker, M. S.; Bifani, S.; Billoir, P.; Birnkraut, A.; Bizzeti, A.; Bjørn, M.; Blago, M. P.; Blake, T.; Blanc, F.; Blusk, S.; Bobulska, D.; Bocci, V.; Boente Garcia, O.; Boettcher, T.; Boldyrev, A.; Bondar, A.; Bondar, N.; Borghi, S.; Borisyak, M.; Borsato, M.; Borsuk, J. T.; Boubdir, M.; Bowcock, T. J. V.; Bozzi, C.; Braun, S.; Brea Rodriguez, A.; Brodski, M.; Brodzicka, J.; Brossa Gonzalo, A.; Brundu, D.; Buchanan, E.; Buonaura, A.; Burr, C.; Bursche, A.; Butter, J. S.; Buytaert, J.; Byczynski, W.; Cadeddu, S.; Cai, H.; Calabrese, R.; Cali, S.; Calladine, R.; Calvi, M.; Calvo Gomez, M.; Camboni, A.; Campana, P.; Campora Perez, D. H.; Capriotti, L.; Carbone, A.; Carboni, G.; Cardinale, R.; Cardini, A.; Carniti, P.; Carvalho Akiba, K.; Casais Vidal, A.; Casse, G.; Cattaneo, M.; Cavallero, G.; Cenci, R.; Cerasoli, J.; Chapman, M. G.; Charles, M.; Charpentier, Ph.; Chatzikonstantinidis, G.; Chefdeville, M.; Chekalina, V.; Chen, C.; Chen, S.; Chernov, A.; Chitic, S. -G.; Chobanova, V.; Chrzaszcz, M.; Chubykin, A.; Ciambrone, P.; Cicala, M. F.; Cid Vidal, X.; Ciezarek, G.; Cindolo, F.; Clarke, P. E. L.; Clemencic, M.; Cliff, H. V.; Closier, J.; Cobbledick, J. L.; Coco, V.; Coelho, J. A. B.; Cogan, J.; Cogneras, E.; Cojocariu, L.; Collins, P.; Colombo, T.; Comerma-Montells, A.; Contu, A.; Cooke, N.; Coombs, G.; Coquereau, S.; Corti, G.; Costa Sobral, C. M.; Couturier, B.; Cowan, G. A.; Craik, D. C.; Crocombe, A.; Cruz Torres, M.; Currie, R.; Da Silva, C. L.; Dall'Occo, E.; Dalseno, J.; D'Ambrosio, C.; Danilina, A.; D'Argent, P.; Davis, A.; De Aguiar Francisco, O.; De Bruyn, K.; De Capua, S.; De Cian, M.; De Miranda, J. M.; De Paula, L.; De Serio, M.; De Simone, P.; de Vries, J. A.; Dean, C. T.; Dean, W.; Decamp, D.; Del Buono, L.; Delaney, B.; Dembinski, H. -P.; Demmer, M.; Dendek, A.; Denysenko, V.; Derkach, D.; Deschamps, O.; Desse, F.; Dettori, F.; Dey, B.; Di Canto, A.; Di Nezza, P.; Didenko, S.; Dijkstra, H.; Dordei, F.; Dorigo, M.; dos Reis, A. C.; Dosil Suárez, A.; Douglas, L.; Dovbnya, A.; Dreimanis, K.; Dudek, M. W.; Dufour, L.; Dujany, G.; Durante, P.; Durham, J. M.; Dutta, D.; Dzhelyadin, R.; Dziewiecki, M.; Dziurda, A.; Dzyuba, A.; Easo, S.; Egede, U.; Egorychev, V.; Eidelman, S.; Eisenhardt, S.; Ekelhof, R.; Ek-In, S.; Eklund, L.; Ely, S.; Ene, A.; Escher, S.; Esen, S.; Evans, T.; Falabella, A.; Fan, J.; Farley, N.; Farry, S.; Fazzini, D.; Féo, M.; Fernandez Declara, P.; Fernandez Prieto, A.; Ferrari, F.; Ferreira Lopes, L.; Ferreira Rodrigues, F.; Ferreres Sole, S.; Ferro-Luzzi, M.; Filippov, S.; Fini, R. A.; Fiorini, M.; Firlej, M.; Fischer, K. M.; Fitzpatrick, C.; Fiutowski, T.; Fleuret, F.; Fontana, M.; Fontanelli, F.; Forty, R.; Franco Lima, V.; Franco Sevilla, M.; Frank, M.; Frei, C.; Friday, D. A.; Fu, J.; Funk, W.; Gabriel, E.; Gallas Torreira, A.; Galli, D.; Gallorini, S.; Gambetta, S.; Gan, Y.; Gandelman, M.; Gandini, P.; Gao, Y.; Garcia Martin, L. M.; García Pardiñas, J.; Garcia Plana, B.; Garcia Rosales, F. A.; Garra Tico, J.; Garrido, L.; Gascon, D.; Gaspar, C.; Gazzoni, G.; Gerick, D.; Gersabeck, E.; Gersabeck, M.; Gershon, T.; Gerstel, D.; Ghez, Ph.; Gibson, V.; Gioventù, A.; Girard, O. G.; Gironella Gironell, P.; Giubega, L.; Giugliano, C.; Gizdov, K.; Gligorov, V. V.; Göbel, C.; Golubkov, D.; Golutvin, A.; Gomes, A.; Gorelov, I. V.; Gotti, C.; Govorkova, E.; Grabowski, J. P.; Graciani Diaz, R.; Grammatico, T.; Granado Cardoso, L. A.; Graugés, E.; Graverini, E.; Graziani, G.; Grecu, A.; Greim, R.; Griffith, P.; Grillo, L.; Gruber, L.; Gruberg Cazon, B. R.; Gu, C.; Gushchin, E.; Guth, A.; Guz, Yu.; Gys, T.; Hadavizadeh, T.; Hadjivasiliou, C.; Haefeli, G.; Haen, C.; Haines, S. C.; Hamilton, P. M.; Han, Q.; Han, X.; Hancock, T. H.; Hansmann-Menzemer, S.; Harnew, N.; Harrison, T.; Hasse, C.; Hatch, M.; He, J.; Hecker, M.; Heijhoff, K.; Heinicke, K.; Heister, A.; Hennequin, A. M.; Hennessy, K.; Henry, L.; Heß, M.; Heuel, J.; Hicheur, A.; Hidalgo Charman, R.; Hill, D.; Hilton, M.; Hopchev, P. H.; Hu, J.; Hu, W.; Huang, W.; Huard, Z. C.; Hulsbergen, W.; Humair, T.; Hunter, R. J.; Hushchyn, M.; Hutchcroft, D.; Hynds, D.; Ibis, P.; Idzik, M.; Ilten, P.; Inglessi, A.; Inyakin, A.; Ivshin, K.; Jacobsson, R.; Jakobsen, S.; Jalocha, J.; Jans, E.; Jashal, B. K.; Jawahery, A.; Jevtic, V.; Jiang, F.; John, M.; Johnson, D.; Jones, C. R.; Jost, B.; Jurik, N.; Kandybei, S.; Karacson, M.; Kariuki, J. M.; Karodia, S.; Kazeev, N.; Kecke, M.; Keizer, F.; Kelsey, M.; Kenzie, M.; Ketel, T.; Khanji, B.; Kharisova, A.; Khurewathanakul, C.; Kim, K. E.; Kirn, T.; Kirsebom, V. S.; Klaver, S.; Klimaszewski, K.; Koliiev, S.; Kondybayeva, A.; Konoplyannikov, A.; Kopciewicz, P.; Kopecna, R.; Koppenburg, P.; Kostiuk, I.; Kot, O.; Kotriakhova, S.; Kozeiha, M.; Kravchuk, L.; Krawczyk, R. D.; Kreps, M.; Kress, F.; Kretzschmar, S.; Krokovny, P.; Krupa, W.; Krzemien, W.; Kucewicz, W.; Kucharczyk, M.; Kudryavtsev, V.; Kuindersma, H. S.; Kunde, G. J.; Kuonen, A. K.; Kvaratskheliya, T.; Lacarrere, D.; Lafferty, G.; Lai, A.; Lancierini, D.; Lane, J. J.; Lanfranchi, G.; Langenbruch, C.; Latham, T.; Lazzari, F.; Lazzeroni, C.; Le Gac, R.; Lefèvre, R.; Leflat, A.; Lemaitre, F.; Leroy, O.; Lesiak, T.; Leverington, B.; Li, H.; P. -R., Li; Li, X.; Li, Y.; Li, Z.; Liang, X.; Lindner, R.; Lionetto, F.; Lisovskyi, V.; Liu, G.; Liu, X.; Loh, D.; Loi, A.; Lomba Castro, J.; Longstaff, I.; Lopes, J. H.; Loustau, G.; Lovell, G. H.; Lucchesi, D.; Lucio Martinez, M.; Luo, Y.; Lupato, A.; Luppi, E.; Lupton, O.; Lusiani, A.; Lyu, X.; Maccolini, S.; Machefert, F.; Maciuc, F.; Macko, V.; Mackowiak, P.; Maddrell-Mander, S.; Madhan Mohan, L. R.; Maev, O.; Maevskiy, A.; Maguire, K.; Maisuzenko, D.; Majewski, M. W.; Malde, S.; Malecki, B.; Malinin, A.; Maltsev, T.; Malygina, H.; Manca, G.; Mancinelli, G.; Manuzzi, D.; Marangotto, D.; Maratas, J.; Marchand, J. F.; Marconi, U.; Mariani, S.; Marin Benito, C.; Marinangeli, M.; Marino, P.; Marks, J.; Marshall, P. J.; Martellotti, G.; Martinazzoli, L.; Martinelli, M.; Martinez Santos, D.; Martinez Vidal, F.; Massafferri, A.; Materok, M.; Matev, R.; Mathad, A.; Mathe, Z.; Matiunin, V.; Matteuzzi, C.; Mattioli, K. R.; Mauri, A.; Maurice, E.; Mccann, M.; Mcconnell, L.; Mcnab, A.; Mcnulty, R.; Mead, J. V.; Meadows, B.; Meaux, C.; Meinert, N.; Melnychuk, D.; Meloni, S.; Merk, M.; Merli, A.; Michielin, E.; Milanes, D. A.; Millard, E.; Minard, M. -N.; Mineev, O.; Minzoni, L.; Mitchell, S. E.; Mitreska, B.; Mitzel, D. S.; Mödden, A.; Mogini, A.; Moise, R. D.; Mombächer, T.; Monroy, I. A.; Monteil, S.; Morandin, M.; Morello, G.; Morello, M. J.; Moron, J.; Morris, A. B.; Morris, A. G.; Mountain, R.; Mu, H.; Muheim, F.; Mukherjee, M.; Mulder, M.; Müller, D.; Müller, J.; Müller, K.; Müller, V.; Murphy, C. H.; Murray, D.; Muzzetto, P.; Naik, P.; Nakada, T.; Nandakumar, R.; Nandi, A.; Nanut, T.; Nasteva, I.; Needham, M.; Neri, N.; Neubert, S.; Neufeld, N.; Newcombe, R.; Nguyen, T. D.; Nguyen-Mau, C.; Niel, E. M.; Nieswand, S.; Nikitin, N.; Nolte, N. S.; Oblakowska-Mucha, A.; Obraztsov, V.; Ogilvy, S.; O'Hanlon, D. P.; Oldeman, R.; Onderwater, C. J. G.; Osborn, J. D.; Ossowska, A.; Otalora Goicochea, J. M.; Ovsiannikova, T.; Owen, P.; Oyanguren, A.; Pais, P. R.; Pajero, T.; Palano, A.; Palutan, M.; Panshin, G.; Papanestis, A.; Pappagallo, M.; Pappalardo, L. L.; Parker, W.; Parkes, C.; Passaleva, G.; Pastore, A.; Patel, M.; Patrignani, C.; Pearce, A.; Pellegrino, A.; Penso, G.; Pepe Altarelli, M.; Perazzini, S.; Pereima, D.; Perret, P.; Pescatore, L.; Petridis, K.; Petrolini, A.; Petrov, A.; Petrucci, S.; Petruzzo, M.; Pietrzyk, B.; Pietrzyk, G.; Pikies, M.; Pili, M.; Pinci, D.; Pinzino, J.; Pisani, F.; Piucci, A.; Placinta, V.; Playfer, S.; Plews, J.; Plo Casasus, M.; Polci, F.; Poli Lener, M.; Poliakova, M.; Poluektov, A.; Polukhina, N.; Polyakov, I.; Polycarpo, E.; Pomery, G. J.; Ponce, S.; Popov, A.; Popov, D.; Poslavskii, S.; Prasanth, K.; Promberger, L.; Prouve, C.; Pugatch, V.; Puig Navarro, A.; Pullen, H.; Punzi, G.; Qian, W.; Qin, J.; Quagliani, R.; Quintana, B.; Raab, N. V.; Rachwal, B.; Rademacker, J. H.; Rama, M.; Ramos Pernas, M.; Rangel, M. S.; Ratnikov, F.; Raven, G.; Ravonel Salzgeber, M.; Reboud, M.; Redi, F.; Reichert, S.; Reiss, F.; Remon Alepuz, C.; Ren, Z.; Renaudin, V.; Ricciardi, S.; Richards, S.; Rinnert, K.; Robbe, P.; Robert, A.; Rodrigues, A. B.; Rodrigues, E.; Rodriguez Lopez, J. A.; Roehrken, M.; Roiser, S.; Rollings, A.; Romanovskiy, V.; Romero Lamas, M.; Romero Vidal, A.; Roth, J. D.; Rotondo, M.; Rudolph, M. S.; Ruf, T.; Ruiz Vidal, J.; Ryzka, J.; Saborido Silva, J. J.; Sagidova, N.; Saitta, B.; Sanchez Gras, C.; Sanchez Mayordomo, C.; Sanmartin Sedes, B.; Santacesaria, R.; Santamarina Rios, C.; Santimaria, M.; Santovetti, E.; Sarpis, G.; Sarti, A.; Satriano, C.; Satta, A.; Saur, M.; Savrina, D.; Scantlebury Smead, L. G.; Schael, S.; Schellenberg, M.; Schiller, M.; Schindler, H.; Schmelling, M.; Schmelzer, T.; Schmidt, B.; Schneider, O.; Schopper, A.; Schreiner, H. F.; Schubiger, M.; Schulte, S.; Schune, M. H.; Schwemmer, R.; Sciascia, B.; Sciubba, A.; Sellam, S.; Semennikov, A.; Sergi, A.; Serra, N.; Serrano, J.; Sestini, L.; Seuthe, A.; Seyfert, P.; Shangase, D. M.; Shapkin, M.; Shears, T.; Shekhtman, L.; Shevchenko, V.; Shmanin, E.; Shupperd, J. D.; Siddi, B. G.; Silva Coutinho, R.; Silva de Oliveira, L.; Simi, G.; Simone, S.; Skiba, I.; Skidmore, N.; Skwarnicki, T.; Slater, M. W.; Smeaton, J. G.; Smith, E.; Smith, I. T.; Smith, M.; Soares, M.; Soares Lavra, L.; Sokoloff, M. D.; Soler, F. J. P.; Souza De Paula, B.; Spaan, B.; Spadaro Norella, E.; Spradlin, P.; Stagni, F.; Stahl, M.; Stahl, S.; Stefko, P.; Stefkova, S.; Steinkamp, O.; Stemmle, S.; Stenyakin, O.; Stepanova, M.; Stevens, H.; Stone, S.; Stracka, S.; Stramaglia, M. E.; Straticiuc, M.; Straumann, U.; Strokov, S.; Sun, J.; Sun, L.; Sun, Y.; Svihra, P.; Swientek, K.; Szabelski, A.; Szumlak, T.; Szymanski, M.; Taneja, S.; Tang, Z.; Tekampe, T.; Tellarini, G.; Teubert, F.; Thomas, E.; Thomson, K. A.; Tilley, M. J.; Tisserand, V.; T'Jampens, S.; Tobin, M.; Tolk, S.; Tomassetti, L.; Tonelli, D.; Tou, D. Y.; Tournefier, E.; Traill, M.; Tran, M. T.; Trisovic, A.; Tsaregorodtsev, A.; Tuci, G.; Tully, A.; Tuning, N.; Ukleja, A.; Usachov, A.; Ustyuzhanin, A.; Uwer, U.; Vagner, A.; Vagnoni, V.; Valassi, A.; Valat, S.; Valenti, G.; van Beuzekom, M.; Van Hecke, H.; van Herwijnen, E.; Van Hulse, C. B.; van Tilburg, J.; van Veghel, M.; Vazquez Gomez, R.; Vazquez Regueiro, P.; Vázquez Sierra, C.; Vecchi, S.; Velthuis, J. J.; Veltri, M.; Venkateswaran, A.; Vernet, M.; Veronesi, M.; Vesterinen, M.; Viana Barbosa, J. V.; Vieira, D.; Vieites Diaz, M.; Viemann, H.; Vilasis-Cardona, X.; Vitkovskiy, A.; Volkov, V.; Vollhardt, A.; Vom Bruch, D.; Voneki, B.; Vorobyev, A.; Vorobyev, V.; Voropaev, N.; Waldi, R.; Walsh, J.; Wang, J.; Wang, J.; Wang, M.; Wang, Y.; Wang, Z.; Ward, D. R.; Wark, H. M.; Watson, N. K.; Websdale, D.; Weiden, A.; Weisser, C.; Westhenry, B. D. C.; White, D. J.; Whitehead, M.; Wiedner, D.; Wilkinson, G.; Wilkinson, M.; Williams, I.; Williams, M.; Williams, M. R. J.; Williams, T.; Wilson, F. F.; Winn, M.; Wislicki, W.; Witek, M.; Wormser, G.; Wotton, S. A.; Wu, H.; Wyllie, K.; Xiang, Z.; Xiao, D.; Xie, Y.; Xing, H.; Xu, A.; Xu, L.; Xu, M.; Xu, Q.; Xu, Z.; Xu, Z.; Yang, Z.; Yang, Z.; Yao, Y.; Yeomans, L. E.; Yin, H.; Yu, J.; Yuan, X.; Yushchenko, O.; Zarebski, K. A.; Zavertyaev, M.; Zdybal, M.; Zeng, M.; Zhang, D.; Zhang, L.; Zhang, S.; Zhang, W. C.; Zhang, Y.; Zhelezov, A.; Zheng, Y.; Zhou, X.; Zhou, Y.; Zhu, X.; Zhukov, V.; Zonneveld, J. B.; Zucchelli, S.

doi:10.1103/PhysRevD.101.032005

A four-body amplitude analysis of the B− → D*+ π− π− decay is performed, where fractions and relative phases of the various resonances contributing to the decay are measured. Several quasi-model-independent analyses are performed aimed at searching for the presence of new states and establishing the quantum numbers of previously observed charmed meson resonances. In particular the resonance parameters and quantum numbers are determined for the D1(2420), D1(2430), D0(2550), D1*(2600), D2(2740) and D3*(2750) states. The mixing between the D1(2420) and D1(2430) resonances is studied and the mixing parameters are measured. The dataset corresponds to an integrated luminosity of 4.7 fb^−1, collected in proton-proton collisions at center-of-mass energies of 7, 8 and 13 TeV with the LHCb detector.