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. 2022 Sep 2;129(10):102003.
doi: 10.1103/PhysRevLett.129.102003.

Observation of Resonance Structures in e^{+}e^{-}→π^{+}π^{-}ψ_{2}(3823) and Mass Measurement of ψ_{2}(3823)

M Ablikim  1 , M N Achasov  2 , P Adlarson  3 , M Albrecht  4 , R Aliberti  5 , A Amoroso  6   7 , M R An  8 , Q An  9   10 , X H Bai  11 , Y Bai  12 , O Bakina  13 , R Baldini Ferroli  14 , I Balossino  15 , Y Ban  16 , V Batozskaya  1   17 , D Becker  5 , K Begzsuren  18 , N Berger  5 , M Bertani  14 , D Bettoni  15 , F Bianchi  6   7 , J Bloms  19 , A Bortone  6   7 , I Boyko  13 , R A Briere  20 , A Brueggemann  19 , H Cai  21 , X Cai  1   9 , A Calcaterra  14 , G F Cao  1   22 , N Cao  1   22 , S A Cetin  23 , J F Chang  1   9 , W L Chang  1   22 , G Chelkov  13 , C Chen  24 , G Chen  1 , H S Chen  1   22 , M L Chen  1   9 , S J Chen  25 , T Chen  1 , X R Chen  26   22 , X T Chen  1 , Y B Chen  1   9 , Z J Chen  27 , W S Cheng  7 , G Cibinetto  15 , F Cossio  7 , J J Cui  28 , H L Dai  1   9 , J P Dai  29 , A Dbeyssi  30 , R E de Boer  4 , D Dedovich  13 , Z Y Deng  1 , A Denig  5 , I Denysenko  13 , M Destefanis  6   7 , F De Mori  6   7 , Y Ding  31 , J Dong  1   9 , L Y Dong  1   22 , M Y Dong  1   9   22 , X Dong  21 , S X Du  32 , P Egorov  13 , Y L Fan  21 , J Fang  1   9 , S S Fang  1   22 , Y Fang  1 , R Farinelli  15 , L Fava  33   7 , F Feldbauer  4 , G Felici  14 , C Q Feng  9   10 , J H Feng  34 , K Fischer  35 , M Fritsch  4 , C D Fu  1 , H Gao  22 , Y N Gao  16 , Yang Gao  9   10 , S Garbolino  7 , I Garzia  15   36 , P T Ge  21 , Z W Ge  25 , C Geng  34 , E M Gersabeck  37 , A Gilman  35 , K Goetzen  38 , L Gong  31 , W X Gong  1   9 , W Gradl  5 , M Greco  6   7 , L M Gu  25 , M H Gu  1   9 , Y T Gu  39 , C Y Guan  1   22 , A Q Guo  26   22 , L B Guo  40 , R P Guo  41 , Y P Guo  42 , A Guskov  13 , T T Han  28 , W Y Han  8 , X Q Hao  43 , F A Harris  44 , K K He  45 , K L He  1   22 , F H Heinsius  4 , C H Heinz  5 , Y K Heng  1   9   22 , C Herold  46 , M Himmelreich  38 , T Holtmann  4 , G Y Hou  1   22 , Y R Hou  22 , Z L Hou  1 , H M Hu  1   22 , J F Hu  47 , T Hu  1   9   22 , Y Hu  1 , G S Huang  9   10 , K X Huang  34 , L Q Huang  48 , L Q Huang  26   22 , X T Huang  28 , Y P Huang  1 , Z Huang  16 , T Hussain  49 , N Hüsken  50   5 , W Imoehl  50 , M Irshad  9   10 , J Jackson  50 , S Jaeger  4 , S Janchiv  18 , Q Ji  1 , Q P Ji  43 , X B Ji  1   22 , X L Ji  1   9 , Y Y Ji  28 , Z K Jia  9   10 , H B Jiang  28 , S S Jiang  8 , X S Jiang  1   9   22 , Y Jiang  22 , J B Jiao  28 , Z Jiao  51 , S Jin  25 , Y Jin  11 , M Q Jing  1   22 , T Johansson  3 , N Kalantar-Nayestanaki  52 , X S Kang  31 , R Kappert  52 , M Kavatsyuk  52 , B C Ke  32 , I K Keshk  4 , A Khoukaz  19 , P Kiese  5 , R Kiuchi  1 , R Kliemt  38 , L Koch  53 , O B Kolcu  23 , B Kopf  4 , M Kuemmel  4 , M Kuessner  4 , A Kupsc  17   3 , W Kühn  53 , J J Lane  37 , J S Lange  53 , P Larin  30 , A Lavania  54 , L Lavezzi  6   7 , Z H Lei  9   10 , H Leithoff  5 , M Lellmann  5 , T Lenz  5 , C Li  55 , C Li  24 , C H Li  8 , Cheng Li  9   10 , D M Li  32 , F Li  1   9 , G Li  1 , H Li  9   10 , H Li  56 , H B Li  1   22 , H J Li  43 , H N Li  47 , J Q Li  4 , J S Li  34 , J W Li  28 , Ke Li  1 , L J Li  1 , L K Li  1 , Lei Li  57 , M H Li  24 , P R Li  58 , S X Li  42 , S Y Li  59 , T Li  28 , W D Li  1   22 , W G Li  1 , X H Li  9   10 , X L Li  28 , Xiaoyu Li  1   22 , Z Y Li  34 , H Liang  60 , H Liang  9   10 , H Liang  1   22 , Y F Liang  61 , Y T Liang  26   22 , G R Liao  62 , L Z Liao  28 , J Libby  54 , A Limphirat  46 , C X Lin  34 , D X Lin  26   22 , T Lin  1 , B J Liu  1 , C X Liu  1 , D Liu  30   10 , F H Liu  63 , Fang Liu  1 , Feng Liu  64 , G M Liu  47 , H B Liu  39 , H M Liu  1   22 , Huanhuan Liu  1 , Huihui Liu  65 , J B Liu  9   10 , J L Liu  48 , J Y Liu  1   22 , K Liu  1 , K Y Liu  31 , Ke Liu  66 , L Liu  9   10 , Lu Liu  24 , M H Liu  42 , P L Liu  1 , Q Liu  22 , S B Liu  9   10 , T Liu  42 , W K Liu  24 , W M Liu  9   10 , X Liu  58 , Y Liu  58 , Y B Liu  24 , Z A Liu  1   9   22 , Z Q Liu  28 , X C Lou  1   9   22 , F X Lu  34 , H J Lu  51 , J G Lu  1   9 , X L Lu  1 , Y Lu  1 , Y P Lu  1   9 , Z H Lu  1 , C L Luo  40 , M X Luo  67 , T Luo  42 , X L Luo  1   9 , X R Lyu  22 , Y F Lyu  24 , F C Ma  31 , H L Ma  1 , L L Ma  28 , M M Ma  1   22 , Q M Ma  1 , R Q Ma  1   22 , R T Ma  22 , X Y Ma  1   9 , Y Ma  16 , F E Maas  30 , M Maggiora  6   7 , S Maldaner  4 , S Malde  35 , Q A Malik  49 , A Mangoni  68 , Y J Mao  16 , Z P Mao  1 , S Marcello  6   7 , Z X Meng  11 , J G Messchendorp  38   52 , G Mezzadri  15 , H Miao  1 , T J Min  25 , R E Mitchell  50 , X H Mo  1   9   22 , N Yu Muchnoi  2 , H Muramatsu  69 , S Nakhoul  38 , Y Nefedov  13 , F Nerling  38 , I B Nikolaev  2 , Z Ning  1   9 , S Nisar  70 , Y Niu  28 , S L Olsen  22 , Q Ouyang  1   9   22 , S Pacetti  68   71 , X Pan  42 , Y Pan  37 , A Pathak  60 , M Pelizaeus  4 , H P Peng  9   10 , K Peters  38 , J L Ping  40 , R G Ping  1   22 , S Plura  5 , S Pogodin  13 , R Poling  69 , V Prasad  9   10 , H Qi  9   10 , H R Qi  59 , M Qi  25 , T Y Qi  42 , S Qian  1   9 , W B Qian  22 , Z Qian  34 , C F Qiao  22 , J J Qin  48 , L Q Qin  62 , X P Qin  42 , X S Qin  28 , Z H Qin  1   9 , J F Qiu  1 , S Q Qu  59 , K H Rashid  49 , K Ravindran  54 , C F Redmer  5 , K J Ren  8 , A Rivetti  7 , V Rodin  52 , M Rolo  7 , G Rong  1   22 , Ch Rosner  30 , A Sarantsev  13 , Y Schelhaas  5 , C Schnier  4 , K Schoenning  3 , M Scodeggio  15   36 , K Y Shan  42 , W Shan  72 , X Y Shan  9   10 , J F Shangguan  45 , L G Shao  1   22 , M Shao  9   10 , C P Shen  42 , H F Shen  1   22 , X Y Shen  1   22 , B A Shi  22 , H C Shi  9   10 , R S Shi  1   22 , X Shi  1   9 , X D Shi  9   10 , J J Song  43 , W M Song  1   60 , Y X Song  16 , S Sosio  6   7 , S Spataro  6   7 , F Stieler  5 , K X Su  21 , P P Su  45 , Y J Su  22 , G X Sun  1 , H Sun  22 , H K Sun  1 , J F Sun  43 , L Sun  21 , S S Sun  1   22 , T Sun  1   22 , W Y Sun  60 , X Sun  27 , Y J Sun  9   10 , Y Z Sun  1 , Z T Sun  28 , Y H Tan  21 , Y X Tan  9   10 , C J Tang  61 , G Y Tang  1 , J Tang  34 , L Y Tao  48 , Q T Tao  27 , J X Teng  9   10 , V Thoren  3 , W H Tian  56 , Y Tian  26   22 , I Uman  73 , B Wang  1 , B L Wang  22 , C W Wang  25 , D Y Wang  16 , F Wang  48 , H J Wang  58 , H P Wang  1   22 , K Wang  1   9 , L L Wang  1 , M Wang  28 , M Z Wang  16 , Meng Wang  1   22 , S Wang  42 , S Wang  62 , T Wang  42 , T J Wang  24 , W Wang  34 , W H Wang  21 , W P Wang  9   10 , X Wang  16 , X F Wang  58 , X L Wang  42 , Y D Wang  74 , Y F Wang  1   9   22 , Y H Wang  55 , Y Q Wang  1 , Z Wang  1   9 , Z Y Wang  1   22 , Ziyi Wang  22 , D H Wei  62 , F Weidner  19 , S P Wen  1 , D J White  37 , U Wiedner  4 , G Wilkinson  35 , M Wolke  3 , L Wollenberg  4 , J F Wu  1   22 , L H Wu  1 , L J Wu  1   22 , X Wu  42 , X H Wu  60 , Y Wu  10 , Y J Wu  26 , Z Wu  1   9 , L Xia  9   10 , T Xiang  16 , G Y Xiao  25 , H Xiao  42 , S Y Xiao  1 , Y L Xiao  42 , Z J Xiao  40 , C Xie  25 , X H Xie  16 , Y Xie  28 , Y G Xie  1   9 , Y H Xie  64 , Z P Xie  9   10 , T Y Xing  1   22 , C F Xu  1 , C J Xu  34 , G F Xu  1 , H Y Xu  11 , Q J Xu  75 , X P Xu  45 , Y C Xu  22 , Z P Xu  25 , F Yan  42 , L Yan  42 , W B Yan  9   10 , W C Yan  32 , H J Yang  76 , H L Yang  60 , H X Yang  1 , L Yang  56 , S L Yang  22 , Y X Yang  1   22 , Yifan Yang  1   22 , M Ye  1   9 , M H Ye  77 , J H Yin  1 , Z Y You  34 , B X Yu  1   9   22 , C X Yu  24 , G Yu  1   22 , J S Yu  27 , T Yu  48 , C Z Yuan  1   22 , L Yuan  78 , S C Yuan  1 , X Q Yuan  1 , Y Yuan  1   22 , Z Y Yuan  34 , C X Yue  8 , A A Zafar  49 , F R Zeng  28 , X Zeng  64 , Y Zeng  27 , Y H Zhan  34 , A Q Zhang  1 , B L Zhang  1 , B X Zhang  1 , G Y Zhang  43 , H Zhang  10 , H H Zhang  34 , H H Zhang  60 , H Y Zhang  1   9 , J L Zhang  79 , J Q Zhang  40 , J W Zhang  1   9   22 , J Y Zhang  1 , J Z Zhang  1   22 , Jianyu Zhang  1   22 , Jiawei Zhang  1   22 , L M Zhang  59 , L Q Zhang  34 , Lei Zhang  25 , P Zhang  1 , Q Y Zhang  8   32 , Shuihan Zhang  1   22 , Shulei Zhang  27 , X D Zhang  74 , X M Zhang  1 , X Y Zhang  28 , X Y Zhang  45 , Y Zhang  35 , Y T Zhang  32 , Y H Zhang  1   9 , Yan Zhang  9   10 , Yao Zhang  1 , Z H Zhang  1 , Z Y Zhang  24 , Z Y Zhang  21 , G Zhao  1 , J Zhao  8 , J Y Zhao  1   22 , J Z Zhao  1   9 , Lei Zhao  9   10 , Ling Zhao  1 , M G Zhao  24 , Q Zhao  1 , S J Zhao  32 , Y B Zhao  1   9 , Y X Zhao  26   22 , Z G Zhao  9   10 , A Zhemchugov  13 , B Zheng  48 , J P Zheng  1   9 , Y H Zheng  22 , B Zhong  40 , C Zhong  48 , X Zhong  34 , H Zhou  28 , L P Zhou  1   22 , X Zhou  21 , X K Zhou  22 , X R Zhou  9   10 , X Y Zhou  8 , Y Z Zhou  42 , J Zhu  24 , K Zhu  1 , K J Zhu  1   9   22 , L X Zhu  22 , S H Zhu  80 , S Q Zhu  25 , T J Zhu  79 , W J Zhu  42 , Y C Zhu  9   10 , Z A Zhu  1   22 , B S Zou  1 , J H Zou  1 ; BESIII Collaboration
Affiliations

Observation of Resonance Structures in e^{+}e^{-}→π^{+}π^{-}ψ_{2}(3823) and Mass Measurement of ψ_{2}(3823)

M Ablikim et al. Phys Rev Lett. .

Abstract

Using a data sample corresponding to an integrated luminosity of 11.3 fb^{-1} collected at center-of-mass energies from 4.23 to 4.70 GeV with the BESIII detector, we measure the product of the e^{+}e^{-}→π^{+}π^{-}ψ_{2}(3823) cross section and the branching fraction B[ψ_{2}(3823)→γχ_{c1}]. For the first time, resonance structure is observed in the cross section line shape of e^{+}e^{-}→π^{+}π^{-}ψ_{2}(3823) with significances exceeding 5σ. A fit to data with two coherent Breit-Wigner resonances modeling the sqrt[s]-dependent cross section yields M(R_{1})=4406.9±17.2±4.5 MeV/c^{2}, Γ(R_{1})=128.1±37.2±2.3 MeV, and M(R_{2})=4647.9±8.6±0.8 MeV/c^{2}, Γ(R_{2})=33.1±18.6±4.1 MeV. Though weakly disfavored by the data, a single resonance with M(R)=4417.5±26.2±3.5 MeV/c^{2}, Γ(R)=245±48±13 MeV is also possible to interpret data. This observation deepens our understanding of the nature of the vector charmoniumlike states. The mass of the ψ_{2}(3823) state is measured as (3823.12±0.43±0.13) MeV/c^{2}, which is the most precise measurement to date.

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