New graph-neural-network flavor tagger for Belle II and measurement of sin 2ϕ1 in B0→J/ψKS0 decays

Authors: I. Adachi, L. Aggarwal, H. Ahmed, H. Aihara, Н. Акопов, A. Aloisio, N. Anh Ky, D. M. Asner, H. Atmacan, T. Aushev, V. Aushev, M. Aversano, R. Ayad, V. Babu, H. Bae, S. Bahinipati, P. Bambade, Sw. Banerjee, S. Bansal, M. Barrett, J. Baudot, A. Baur, A. Beaubien, F. Becherer, J. Becker, J. V. Bennett, F. U. Bernlochner, V. Bertacchi, M. Bertemes, E. Bertholet, M. Bessner, S. Bettarini, B. Bhuyan, F. Bianchi, L. Bierwirth, T. Bilka, S. Bilokin, D. Biswas, A. Bobrov, D. Bodrov, A. E. Bolz, A. Bondar, A. Bożek, M. Bračko, P. Branchini, R. A. Briere, T. E. Browder, A. Budano, S. Bussino, M. Campajola, L. Cao, G. Casarosa, C. Cecchi, J. Cerasoli, M.-C. Chang, P. Chang, P. Cheema, C. Chen, B. G. Cheon, K. Chilikin, K. Chirapatpimol, H.-E. Cho, K. Cho, S.-J. Cho, S. -J. Cho, S. Choudhury, J. Cochran, L. Corona, S. Das, F. Dattola, E. De La Cruz–Burelo, S. A. De La Motte, G. De Nardo, M. De Nuccio, G. De Pietro, R. de Sangro, M. Destefanis, S. Dey, R. Dhamija, A. Di Canto, F. Di Capua, Z. Doležal, T. V. Dong, M. Dorigo, K. Dort, D. Dossett, S. Dreyer, S. Dubey, G. Dujany, P. Ecker, M. Eliachevitch, P. Feichtinger, T. Ferber, D. Ferlewicz, T. Fillinger, C. Finck, G. Finocchiaro, A. Fodor, F. Forti, A. Frey, B. G. Fulsom, A. Gabrielli, E. Ganiev, M. Garcia-Hernandez, R. Garg, G. Gaudino, V. Gaur, A. Gaz, A. Gellrich, G. Ghevondyan, D. Ghosh, H. Ghumaryan, G. Giakoustidis, R. Giordano, A. Giri, A. Glazov, B. Gobbo, R. Godang, O. Gogota, P. Goldenzweig, W. Gradl, T. Grammatico, E. Graziani, D. Greenwald, Z. Gruberová, T. Gu, Y. Guan, K. Gudkova, Y. Han, K. Hara, T. Hara, K. Hayasaka, H. Hayashii, S. Hazra, C. Hearty, M. T. Hedges, A. Heidelbach, I. Heredia-De La Cruz, M. Hernández Villanueva, T. Higuchi, M. Hoek, M. Hohmann, P. Horak, C.-L. Hsu, T. Humair, T. Iijima, K. Inami, N. Ipsita, A. Ishikawa, R. Itoh, M. Iwasaki, P. Jackson, W. W. Jacobs, D. E. Jaffe, E.-J. Jang, Q. P. Ji, S. Jia, Y. Jin, K. K. Joo, H. Junkerkalefeld, H. Kakuno, D. Kalita, A. B. Kaliyar, J. Kandra, K. H. Kang, S. Kang, G. Karyan, T. Kawasaki, F. Keil, C. Kiesling, C.-H. Kim, D. Y. Kim, K.-H. Kim, K. -H. Kim, H. Kindo, K. Kinoshita, P. Kodyš, T. Koga, S. Kohani, K. Kojima, A. Korobov, S. Korpar, E. Kovalenko, R. Kowalewski, T. M. G. Kraetzschmar, P. Križan, P. Krokovny, T. Kuhr, Y. Kulii, J. Kumar, M. Kumar, R. Kumar, K. Kumara, T. Kunigo, A. Kuzmin, Y.-J. Kwon, S. Lacaprara, Y.-T. Lai, T. Lam, L. Lanceri, J. S. Lange, M. Laurenza, R. Leboucher, F. R. Le Diberder, M. J. Lee, D. Levit, C. Li, L. K. Li, Y. Li, Y. B. Li, J. Libby, Y.-R. Lin, M. Liu, Q. Y. Liu, Zhiqing Liu, D. Liventsev, S. Longo, T. Lueck, C. Lyu, Y. Ma, M. Maggiora, S. P. Maharana, R. Maiti, S. Maity, G. Mancinelli, R. Manfredi, E. Manoni, M. Mantovano, D. Marcantonio, S. Marcello, C. Mariñas, L. Martel, C. Martellini, A. Martini, T. Martinov, L. Massaccesi, M. Masuda, K. Matsuoka, D. Matvienko, S. K. Maurya, J. A. McKenna, R. Mehta, F. Meier, M. Merola, F. Metzner, C. Miller, M. Mirra, S. Mitra, K. Miyabayashi, H. Miyake, R. Mizuk, G. B. Mohanty, N. Molina-Gonzalez, S. Mondal, S. Moneta, H.-G. Moser, M. Mrvar, R. Mussa, I. Nakamura, K. R. Nakamura, M. Nakao, Y. Nakazawa, A. Narimani Charan, M. Naruki, D. Narwal, Z. Natkaniec, A. Natochii, L. Nayak, M. Nayak, G. Nazaryan, Mary P. Neu, C. Niebuhr, S. Nishida, S. Ogawa, Y. Onishchuk, H. Ono, Yoshichika Ōnuki, P. Oskin, F. Otani, P. Pakhlov, G. Pakhlova, A. Panta, S. Pardi, K. Parham, H. Park, S.-H. Park, B. Paschen, A. Passeri, S. Patra, S. Paul, T. K. Pedlar, R. Peschke, R. Pestotnik, M. Piccolo, L. E. Piilonen, G. Pinna Angioni, P. L. M. Podesta-Lerma, T. Podobnik, S. Pokharel, C. Praz, S. Prell, E. Prencipe, M. T. Prim, I. Prudiiev, H. Purwar, P. Rados, G. Raeuber, S. Raiz, N. Rauls, M. Reif, S. Reiter, M. Remnev, I. Ripp-Baudot, G. Rizzo, M. Röhrken, J. M. Roney, A. Rostomyan, N. Rout, G. Russo, D. A. Sanders, S. Sandilya, A. Sangal, L. Šantelj, Y. Sato, V. Savinov, B. Scavino, C. Schmitt, C. Schwanda, M. Schwickardi, Y. Seino, A. Selce, K. Senyo, J. Serrano, M. E. Sevior, C. Sfienti, W. Shan, X. Shi, T. Shillington, T. Shimasaki, J.-G. Shiu, D. Shtol, A. Sibidanov, F. Simon, J. B. Singh, J. Skorupa, R. Sobie, M. Sobotzik, A. Soffer, A. Sokolov, E. Solovieva, S. Spataro, B. Spruck, M. Starič, P. Stavroulakis, S. Stefkova, R. Stroili, M. Sumihama, K. Sumisawa, W. Sutcliffe, H. Svidras, M. Takizawa, U. Tamponi, S. Tanaka, K. Tanida, F. Tenchini, O. Tittel, R. Tiwary, D. Tonelli, E. Torassa, K. Trabelsi, I. Tsaklidis, M. Uchida, I. Ueda, Y. Uematsu, K. Unger, Y. Unno, K. Uno, S. Uno, P. Urquijo, Y. Ushiroda, S. Vahsen, R. van Tonder, K. E. Varvell, M. Veronesi, A. Vinokurova, V. S. Vismaya, L. Vitale, V. Vobbilisetti, R. Volpe, B. Wach, M. Wakai, S. Wallner, E. Wang, M.-Z. Wang, X. L. Wang, Z. Wang, A. Warburton, S. Watanuki, C. Wessel, E. Won, X. P. Xu, B. Yabsley, S. Yamada, W. Yan, S. B. Yang, J. Yelton, J. H. Yin, K. Yoshihara, C. Z. Yuan, Y. Yusa, B. Zhang, V. Zhilich, Q. Zhou, X. Y. Zhou, V. Zhukova, R. Žlebčík - Physical review. D/Physical review. D. 2024 cited by 13

We present GFlaT, a new algorithm that uses a graph-neural-network to determine the flavor of neutral B mesons produced in ϒ(4S) decays. It improves previous algorithms by using the information from all charged final-state particles and the relations between them. We evaluate its performance using B decays to flavor-specific hadronic final states reconstructed in a 362 fb−1 sample of electron-positron collisions collected at the ϒ(4S) resonance with the Belle II detector at the SuperKEKB collider. We achieve an effective tagging efficiency of (37.40±0.43±0.36%), where the first uncertainty is statistical and the second systematic, which is 18% better than the previous Belle II algorithm. Demonstrating the algorithm, we use B0→J/ψKS0 decays to measure the mixing-induced and direct CP violation parameters, S=(0.724±0.035±0.009) and C=(−0.035±0.026±0.029). Published by the American Physical Society 2024