We report the first observation of a narrow charmmonium state produced in the exclusive decay process B+->K+ pi+pi- J/psi. This state, which decays into pi+pi-J/psi, has a mass of 3871.8+-0.7(stat)+-0.4(syst) MeV, which is very near the M_D + M_D* mass threshold. The results are based on an analysis of 152M BBbar events collected at the Upsilon(4S) resonance in the Belle detector at the KEKB collider.

The Belle detector was designed and constructed to carry out quantitative studies of rare B-meson decay modes with very small branching fractions using an asymmetric e+e− collider operating at the ϒ(4S) resonance, the KEK-B-factory. Such studies require data samples containing ∼107 B-meson decays. The Belle detector is configured around a 1.5T superconducting solenoid and iron structure surrounding the KEK-B beams at the Tsukuba interaction region. B-meson decay vertices are measured by a silicon vertex detector situated just outside of a cylindrical beryllium beam pipe. Charged particle tracking is performed by a wire drift chamber (CDC). Particle identification is provided by dE/dx measurements in CDC, aerogel threshold Cherenkov counter and time-of-flight counter placed radially outside of CDC. Electromagnetic showers are detected in an array of CsI(Tl) crystals located inside the solenoid coil. Muons and KL mesons are identified by arrays of resistive plate counters interspersed in the iron yoke. The detector covers the θ region extending from 17° to 150°. The part of the uncovered small-angle region is instrumented with a pair of BGO crystal arrays placed on the surfaces of the QCS cryostats in the forward and backward directions. Details of the design and development works of the detector subsystems, which include trigger, data acquisition and computer systems, are described. Results of performance of the detector subsystems are also presented.

The cross section for ee+ e- → π+ π- J/ψ between 3.8 and 5.5 GeV is measured with a 967 fb(-1) data sample collected by the Belle detector at or near the Υ(nS) (n = 1,2,…,5) resonances. The Y(4260) state is observed, and its resonance parameters are determined. In addition, an excess of π+ π- J/ψ production around 4 GeV is observed. This feature can be described by a Breit-Wigner parametrization with properties that are consistent with the Y(4008) state that was previously reported by Belle. In a study of Y(4260) → π+ π- J/ψ decays, a structure is observed in the M(π(±)J/ψ) mass spectrum with 5.2σ significance, with mass M = (3894.5 ± 6.6 ± 4.5) MeV/c2 and width Γ = (63 ± 24 ± 26) MeV/c2, where the errors are statistical and systematic, respectively. This structure can be interpreted as a new charged charmoniumlike state.

We present a measurement of the standard model CP violation parameter sin2φ1 based on a 29.1fb−1 data sample collected at the Υ(4S) resonance with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy e+e− collider. One neutral B meson is fully reconstructed as a J/ψKS, ψ(2S)KS, χc1KS, ηcKS, J/ψKL, or J/ψK*0 decay and the flavor of the accompanying B meson is identified from its decay products. From the asymmetry in the distribution of the time intervals between the two B meson decay points, we determine sin2φ1=0.99±0.14(stat)±0.06(syst). We conclude that we have observed CP violation in the neutral B meson system.Received 18 July 2001DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.87.091802©2001 American Physical Society

A distinct peak is observed in the ${\ensuremath{\pi}}^{\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}}{\ensuremath{\psi}}^{\ensuremath{'}}$ invariant mass distribution near 4.43 GeV in $B\ensuremath{\rightarrow}K{\ensuremath{\pi}}^{\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}}{\ensuremath{\psi}}^{\ensuremath{'}}$ decays. A fit using a Breit-Wigner resonance shape yields a peak mass and width of $M=4433\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}4(\mathrm{stat})\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}2(\mathrm{syst})\text{ }\text{ }\mathrm{MeV}$ and $\ensuremath{\Gamma}={45}_{\ensuremath{-}13}^{+18}(\mathrm{stat}{)}_{\ensuremath{-}13}^{+30}(\mathrm{syst})\text{ }\text{ }\mathrm{MeV}$. The product branching fraction is determined to be $\mathcal{B}\mathbf{(}{B}^{0}\ensuremath{\rightarrow}{K}^{\ensuremath{\mp}}{Z}^{\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}}(4430)\mathbf{)}\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}\mathcal{B}\mathbf{(}{Z}^{\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}}(4430)\ensuremath{\rightarrow}{\ensuremath{\pi}}^{\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}}{\ensuremath{\psi}}^{\ensuremath{'}}\mathbf{)}=(4.1\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}1.0(\mathrm{stat})\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}1.4(\mathrm{syst}))\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{\ensuremath{-}5}$, where ${Z}^{\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}}(4430)$ is used to denote the observed structure. The statistical significance of the observed peak is $6.5\ensuremath{\sigma}$. These results are obtained from a $605\text{ }\text{ }{\mathrm{fb}}^{\ensuremath{-}1}$ data sample that contains $657\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{6}$ $B\overline{B}$ pairs collected near the $\ensuremath{\Upsilon}(4S)$ resonance with the Belle detector at the KEKB asymmetric energy ${e}^{+}{e}^{\ensuremath{-}}$ collider.

We study B→K(*)ℓ+ℓ− decays (ℓ=e, μ) based on a data sample of 657×106 BB¯ pairs collected with the Belle detector at the KEKB e+e− collider. We report the differential branching fraction, isospin asymmetry, K* polarization, and the forward-backward asymmetry (AFB) as functions of q2=Mℓℓ2c2. The fitted AFB spectrum exceeds the standard model expectation by 2.7 standard deviations. The measured branching fractions are B(B→K*ℓ+ℓ−)=(10.7−1.0+1.1±0.9)×10−7 and B(B→Kℓ+ℓ−)=(4.8−0.4+0.5±0.3)×10−7, where the first errors are statistical and the second are systematic, with the muon to electron ratios RK*=0.83±0.17±0.08 and RK=1.03±0.19±0.06.Received 5 April 2009DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.103.171801©2009 American Physical Society

We present a search for lepton-flavor-violating τ decays into three leptons (electrons or muons) using 782 fb−1 of data collected with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy e+e− collider. No evidence for these decays is observed and we set 90% confidence level upper limits on the branching fractions between 1.5×10−8 and 2.7×10−8.

We report a measurement of the ratio ${\cal R}(D^*) = {\cal B}(\bar{B}^0 \rightarrow D^{*+} \tau^- \bar{\nu}_{\tau})/{\cal B}(\bar{B}^0 \rightarrow D^{*+} \ell^- \bar{\nu}_{\ell})$, where $\ell$ denotes an electron or a muon. The results are based on a data sample containing $772\times10^6$ $B\bar{B}$ pairs recorded at the $\Upsilon(4S)$ resonance with the Belle detector at the KEKB $e^+ e^-$ collider. We select a sample of $B^0 \bar{B}^0$ pairs by reconstructing both $B$ mesons in semileptonic decays to $D^{*\mp} \ell^{\pm}$. We measure ${\cal R}(D^*)= 0.302 \pm 0.030({\rm stat)} \pm 0.011({\rm syst)}$, which is within $1.6 \sigma$ of the Standard Model theoretical expectation, where the standard deviation $\sigma$ includes systematic uncertainties. We use this measurement to constrain several scenarios of new physics in a model-independent approach.

We report the observation of a near-threshold enhancement in the omegaJ/psi invariant mass distribution for exclusive B-->KomegaJ/psi decays. The results are obtained from a 253 fb(-1) data sample that contains 275 x 10(6) BB pairs that were collected near the Upsilon(4S) resonance with the Belle detector at the KEKB asymmetric energy e(+)e(-) collider. The statistical significance of the omegaJ/psi mass enhancement is estimated to be greater than 8sigma.

The experimental results on the ratios of branching fractions R(D)=B(B[over ¯]→Dτ^{-}ν[over ¯]_{τ})/B(B[over ¯]→Dℓ^{-}ν[over ¯]_{ℓ}) and R(D^{*})=B(B[over ¯]→D^{*}τ^{-}ν[over ¯]_{τ})/B(B[over ¯]→D^{*}ℓ^{-}ν[over ¯]_{ℓ}), where ℓ denotes an electron or a muon, show a long-standing discrepancy with the standard model predictions, and might hint at a violation of lepton flavor universality. We report a new simultaneous measurement of R(D) and R(D^{*}), based on a data sample containing 772×10^{6} BB[over ¯] events recorded at the ϒ(4S) resonance with the Belle detector at the KEKB e^{+}e^{-} collider. In this analysis the tag-side B meson is reconstructed in a semileptonic decay mode and the signal-side τ is reconstructed in a purely leptonic decay. The measured values are R(D)=0.307±0.037±0.016 and R(D^{*})=0.283±0.018±0.014, where the first uncertainties are statistical and the second are systematic. These results are in agreement with the standard model predictions within 0.2, 1.1, and 0.8 standard deviations for R(D), R(D^{*}), and their combination, respectively. This work constitutes the most precise measurements of R(D) and R(D^{*}) performed to date as well as the first result for R(D) based on a semileptonic tagging method.