Study of Open-Charm Decays and Radiative Transitions of the $$\textit{X}$$(3872)

Journal Article · 19 June 2020 · Physical Review Letters

DOI: https://doi.org/10.1103/physrevlett.124.242001 · OSTI ID:1634135

Ablikim, M.; Achasov, M.  N.; Adlarson, P.; Ahmed, S.; Albrecht, M.; Amoroso, A.; An, Q.; Lavania, Anita; Bai, Y.; Bakina, O.; Ferroli, R. Baldini; Balossino, I.; Ban, Y.; Begzsuren, K.; Bennett, J.  V.; Berger, N.; Bertani, M.; Bettoni, D.; Bianchi, F.; Biernat, J. ; Bloms, J.; Bortone, A.; Boyko, I.; Briere, R.  A.; Cai, H.; Cai, X.; Calcaterra, A.; Cao, G.  F.; Cao, N.; Cetin, S.  A.; Chang, J.  F.; Chang, W.  L.; Chelkov, G.; Chen, D.  Y.; Chen, G.; Chen, H.  S.; Chen, M.  L.; Chen, S.  J.; Chen, X.  R.; Chen, Y.  B.; Cheng, W.; Cibinetto, G.; Cossio, F.; Cui, X.  F.; Dai, H.  L.; Dai, J.  P.; Dai, X.  C.; Dbeyssi, A.; de Boer, R.  B.; Dedovich, D.; Deng, Z.  Y.; Denig, A.; Denysenko, I.; Destefanis, M.; De Mori, F.; Ding, Y.; Dong, C.; Dong, J.; Dong, L.  Y.; Dong, M.  Y.; Du, S.  X.; Fang, J.; Fang, S.  S.; Fang, Y.; Farinelli, R.; Fava, L.; Feldbauer, F.; Felici, G.; Feng, C.  Q.; Fritsch, M.; Fu, C.  D.; Fu, Y.; Gao, X.  L.; Gao, Y.; Gao, Y.; Gao, Y.  G.; Garzia, I.; Gersabeck, E.  M.; Gilman, A.; Goetzen, K.; Gong, L.; Gong, W.  X.; Gradl, W.; Greco, M.; Gu, L.  M.; Gu, M.  H.; Gu, S.; Gu, Y.  T.; Guan, C.  Y.; Guo, A.  Q.; Guo, L.  B.; Guo, R.  P.; Guo, Y.  P.; Guskov, A.; Han, S.; Han, T.  T.; Han, T.  Z.; Hao, X.  Q.; Harris, F.  A.; He, K.  L.; Heinsius, F.  H.; Held, T.; Heng, Y.  K.; Himmelreich, M.; Holtmann, T.; Hou, Y.  R.; Hou, Z.  L.; Hu, H.  M.; Hu, J.  F.; Hu, T.; Hu, Y.; Huang, G.  S.; Huang, L.  Q.; Huang, X.  T.; Huesken, N.; Hussain, T.; Andersson, W. Ikegami; Imoehl, W.; Irshad, M.; Jaeger, S.; Janchiv, S.; Ji, Q.; Ji, Q.  P.; Ji, X.  B.; Ji, X.  L.; Jiang, H.  B.; Jiang, X.  S.; Jiang, X.  Y.; Jiao, J.  B.; Jiao, Z.; Jin, S.; Jin, Y.; Johansson, T.; Kalantar-Nayestanaki, N.; Kang, X.  S.; Kappert, R.; Kavatsyuk, M.; Ke, B.  C.; Keshk, I.  K.; Khoukaz, A.; Kiese, P.; Kiuchi, R.; Kliemt, R.; Koch, L.; Kolcu, O.  B.; Kopf, B.; Kuemmel, M.; Kuessner, M.; Kupsc, A.; Kurth, M.  G.; Kühn, W.; Lane, J.  J.; Lange, J.  S.; Larin, P.; Lavezzi, L.; Leithoff, H.; Lellmann, M.; Lenz, T.; Li, C.; Li, C.  H.; Li, Cheng; Li, D.  M.; Li, F.; Li, G.; Li, H.  B.; Li, H.  J.; Li, J.  L.; Li, J.  Q.; Li, Ke; Li, L.  K.; Li, Lei; Li, P.  L.; Li, P.  R.; Li, W.  D.; Li, W.  G.; Li, X.  H.; Li, X.  L.; Li, Z.  B.; Li, Z.  Y.; Liang, H.; Liang, H.; Liang, Y.  F.; Liang, Y.  T.; Liao, L.  Z.; Libby, J.; Lin, C.  X.; Liu, B.; Liu, B.  J.; Liu, C.  X.; Liu, D.; Liu, D.  Y.; Liu, F.  H.; Liu, Fang; Liu, Feng; Liu, H.  B.; Liu, H.  M.; Liu, Huanhuan; Liu, Huihui; Liu, J.  B.; Liu, J.  Y.; Liu, K.; Liu, K.  Y.; Liu, Ke; Liu, L.; Liu, L.  Y.; Liu, Q.; Liu, S.  B.; Liu, T.; Liu, X.; Liu, Y.  B.; Liu, Z.  A.; Liu, Z.  Q.; Long, Y.  F.; Lou, X.  C.; Lu, H.  J.; Lu, J.  D.; Lu, J.  G.; Lu, X.  L.; Lu, Y.; Lu, Y.  P.; Luo, C.  L.; Luo, M.  X.; Luo, P.  W.; Luo, T.; Luo, X.  L.; Lusso, S.; Lyu, X.  R.; Ma, F.  C.; Ma, H.  L.; Ma, L.  L.; Ma, M.  M.; Ma, Q.  M.; Ma, R.  Q.; Ma, R.  T.; Ma, X.  N.; Ma, X.  X.; Ma, X.  Y.; Ma, Y.  M.; Maas, F.  E.; Maggiora, M.; Maldaner, S.; Malde, S.; Malik, Q.  A.; Mangoni, A.; Mao, Y.  J.; Mao, Z.  P.; Marcello, S.; Meng, Z.  X.; Messchendorp, J.  G.; Mezzadri, G.; Min, T.  J.; Mitchell, R.  E.; Mo, X.  H.; Mo, Y.  J.; Muchnoi, N.  Yu.; Muramatsu, H.; Nakhoul, S.; Nefedov, Y.; Nerling, F.; Nikolaev, I.  B.; Ning, Z.; Nisar, S.; Olsen, S.  L.; Ouyang, Q.; Pacetti, S.; Pan, Y.; Pan, Y.; Papenbrock, M.; Pathak, A.; Patteri, P.; Pelizaeus, M.; Peng, H.  P.; Peters, K.; Pettersson, J.; Ping, J.  L.; Ping, R.  G.; Pitka, A.; Poling, R.; Prasad, V.; Qi, H.; Qi, M.; Qi, T.  Y.; Qian, S.; Qian, W. -B.; Qiao, C.  F.; Qin, L.  Q.; Qin, X.  P.; Qin, X.  S.; Qin, Z.  H.; Qiu, J.  F.; Qu, S.  Q.; Rashid, K.  H.; Ravindran, K.; Redmer, C.  F.; Rivetti, A.; Rodin, V.; Rolo, M.; Rong, G.; Rosner, Ch; Rump, M.; Sarantsev, A.; Savrié, M.; Schelhaas, Y.; Schnier, C.; Schoenning, K.; Shan, W.; Shan, X.  Y.; Shao, M.; Shen, C.  P.; Shen, P.  X.; Shen, X.  Y.; Shi, H.  C.; Shi, R.  S.; Shi, X.; Shi, X.  D.; Song, J.  J.; Song, Q.  Q.; Song, Y.  X.; Sosio, S.; Spataro, S.; Sui, F.  F.; Sun, G.  X.; Sun, J.  F.; Sun, L.; Sun, S.  S.; Sun, T.; Sun, W.  Y.; Sun, Y.  J.; Sun, Y.  K.; Sun, Y.  Z.; Sun, Z.  T.; Tan, Y.  X.; Tang, C.  J.; Tang, G.  Y.; Thoren, V.; Tsednee, B.; Uman, I.; Wang, B.; Wang, B.  L.; Wang, C.  W.; Wang, D.  Y.; Wang, H.  P.; Wang, K.; Wang, L.  L.; Wang, M.; Wang, M.  Z.; Wang, Meng; Wang, W.  P.; Wang, X.; Wang, X.  F.; Wang, X.  L.; Wang, Y.; Wang, Y.; Wang, Y.  D.; Wang, Y.  F.; Wang, Y.  Q.; Wang, Z.; Wang, Z.  Y.; Wang, Ziyi; Wang, Zongyuan; Weber, T.; Wei, D.  H.; Weidenkaff, P.; Weidner, F.; Wen, H.  W.; Wen, S.  P.; White, D.  J.; Wiedner, U.; Wilkinson, G.; Wolke, M.; Wollenberg, L.; Wu, J.  F.; Wu, L.  H.; Wu, L.  J.; Wu, X.; Wu, Z.; Xia, L.; Xiao, H.; Xiao, S.  Y.; Xiao, Y.  J.; Xiao, Z.  J.; Xie, Y.  G.; Xie, Y.  H.; Xing, T.  Y.; Xiong, X.  A.; Xu, G.  F.; Xu, J.  J.; Xu, Q.  J.; Xu, W.; Xu, X.  P.; Yan, L.; Yan, W.  B.; Yan, W.  C.; Yan, W.  C.; Yang, H.  J.; Yang, H.  X.; Yang, L.; Yang, R.  X.; Yang, S.  L.; Yang, Y.  H.; Yang, Y.  X.; Yang, Yifan; Yang, Zhi; Ye, M.; Ye, M.  H.; Yin, J.  H. ; You, Z.  Y.; Yu, B.  X.; Yu, C.  X.; Yu, G.; Yu, J.  S.; Yu, T.; Yuan, C.  Z.; Yuan, W.; Yuan, X.  Q.; Yuan, Y.; Yue, C.  X.; Yuncu, A.; Zafar, A.  A.; Zeng, Y.; Zhang, B.  X.; Zhang, Guangyi; Zhang, H.  H.; Zhang, H.  Y.; Zhang, J.  L.; Zhang, J.  Q.; Zhang, J.  W.; Zhang, J.  Y.; Zhang, J.  Z.; Zhang, Jianyu; Zhang, Jiawei; Zhang, L.; Zhang, Lei; Zhang, S.; Zhang, S.  F.; Zhang, T.  J.; Zhang, X.  Y.; Zhang, Y.; Zhang, Y.  H.; Zhang, Y.  T.; Zhang, Yan; Zhang, Yao; Zhang, Yi; Zhang, Z.  H.; Zhang, Z.  Y.; Zhao, G.; Zhao, J.; Zhao, J.  Y.; Zhao, J.  Z.; Zhao, Lei; Zhao, Ling; Zhao, M.  G.; Zhao, Q.; Zhao, S.  J.; Zhao, Y.  B.; Zhao, Y. X. Zhao; Zhao, Z.  G.; Zhemchugov, A.; Zheng, B.; Zheng, J.  P.; Zheng, Y.; Zheng, Y.  H.; Zhong, B.; Zhong, C.; Zhou, L.  P.; Zhou, Q.; Zhou, X.; Zhou, X.  K.; Zhou, X.  R.; Zhu, A.  N.; Zhu, J.; Zhu, K.; Zhu, K.  J.; Zhu, S.  H.; Zhu, W.  J.; Zhu, X.  L.; Zhu, Y.  C.; Zhu, Z.  A.; Zou, B.  S.; Zou, J.  H.

The processes $$\textit{X}(3872) → D^{\ast0}\bar{D}^0 + \text{c.c.,}γJ/ψ,γψ(2S)$$, and $γD^+D^–$ are searched for in a 9.0 fb$$^{–1}$$ data sample collected at center-of-mass energies between 4.178 and 4.278 GeV with the BESIII detector. We observe $$\textit{X}(3872) → D^{\ast0}\bar{D}^0 + \text{c.c.}$$ and find evidence for $$\textit{X}(3872) → γJ/ψ$$ with statistical significances of 7.4σ and 3.5σ, respectively. No evident signals for $$\textit{X}(3872) → γψ(2S)$$ and $γD^+D^–$ are found, and the upper limit on the relative branching ratio $$R_{γψ} ≡ \{B[X(3872) → γψ(2S)]\}/\{B[X(3872) → γJ/ψ]\} < 0.59$$ is set at 90% confidence level. Measurements of branching ratios relative to decay $$\textit{X}(3872) → π^+π^– J/ψ$$ are also reported for decays $$\textit{X}(3872) → D^{\ast0}\bar{D}^0 + \text{c.c.,}γψ(2S),γJ/ψ$$, and $γD^+D^–$, as well as the non-$$D^{\ast0}\bar{D}^0$$ three-body decays $$π^0D^0\bar{D}^0$$ and $$γD^0\bar{D}^0$$.

• Research Organization: Indiana Univ., Bloomington, IN (United States); Carnegie Mellon Univ., Pittsburgh, PA (United States); Univ. of Minnesota, Minneapolis, MN (United States)
• Sponsoring Organization: USDOE Office of Science (SC)
• Contributing Organization: BESIII Collaboration
• Grant/Contract Number: FG02-05ER41374; SC0010118; SC0012069; SC-0010118; SC-0012069; DPT2006K-120470
• OSTI ID: 1634135
• Alternate ID(s): OSTI ID: 1800297
• Journal Information: Physical Review Letters, Vol. 124, Issue 24; ISSN 0031-9007
• Publisher: American Physical Society (APS)Copyright Statement
• Country of Publication: United States
• Language: English