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Title: Observation of New Resonances Decaying to J / ψ K + and J / ψ ϕ

Journal Article · · Physical Review Letters
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The first observation of exotic states with a new quark content $$c\bar{c}u\bar{s}$$ decaying to the J/ψK+ final state is reported with high significance from an amplitude analysis of the B+→J/ψΦK+ decay. The analysis is carried out using proton-proton collision data corresponding to a total integrated luminosity of 9 fb–1 collected by the LHCb experiment at center-of-mass energies of 7, 8, and 13 TeV. The most significant state, Zcs(4000)+, has a mass of 4003±$$6^{+4}_{–14}$$ MeV , a width of 131±15±26 MeV , and spin parity JP=1+, where the quoted uncertainties are statistical and systematic, respectively. A new 1+ X(4685) state decaying to the J/ψΦ final state is also observed with high significance. In addition, the four previously reported J/ψΦ states are confirmed and two more exotic states, Zcs(4220)+ and X(4630), are observed with significance exceeding 5 standard deviations.

Research Organization:
Los Alamos National Laboratory (LANL), Los Alamos, NM (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), Nuclear Physics (NP)
Contributing Organization:
LHCb Collaboration
Grant/Contract Number:
89233218CNA000001
OSTI ID:
1813625
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1900477
Report Number(s):
LA-UR-21-22233; PRLTAO; 082001
Journal Information:
Physical Review Letters, Journal Name: Physical Review Letters Vol. 127 Journal Issue: 8; ISSN 0031-9007
Publisher:
American Physical SocietyCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (33)

Mass distributions marginalized over per-event errors
  • Martínez Santos, D.; Dupertuis, F.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 764 https://doi.org/10.1016/j.nima.2014.06.081
journal November 2014
Hidden-charm and bottom tetra- and pentaquarks with strangeness in the hadro-quarkonium and compact tetraquark models journal April 2020
Amplitude analysis of B + J / ψ ϕ K + decays journal January 2017
TMVA, the Toolkit for Multivariate Data Analysis with ROOT
  • Voss, Helge; Höcker, Andreas; Stelzer, Jörg
  • Proceedings of XI International Workshop on Advanced Computing and Analysis Techniques in Physics Research — PoS(ACAT) https://doi.org/10.22323/1.050.0040
conference July 2009
Amplitude analysis of B s 0  → K S 0 K±π∓ decays journal June 2019
Mesons in a relativized quark model with chromodynamics journal July 1985
Evidence for a Narrow Near-Threshold Structure in the J / ψ ϕ Mass Spectrum in B + J / ψ ϕ K + Decays journal June 2009
Strange hadrocharmonium journal November 2019
Review of Particle Physics journal August 2020
Handling of the generation of primary events in Gauss, the LHCb simulation framework journal December 2011
The EvtGen particle decay simulation package journal April 2001
: A statistical tool to unfold data distributions
  • Pivk, M.; Le Diberder, F. R.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 555, Issue 1-2 https://doi.org/10.1016/j.nima.2005.08.106
journal December 2005
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  • Agostinelli, S.; Allison, J.; Amako, K.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 506, Issue 3 https://doi.org/10.1016/S0168-9002(03)01368-8
journal July 2003
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