Journal of High Energy Physics (Jul 2024)

Study of Υ(10753) decays to π + π − Υ(nS) final states at Belle II

  • The Belle II collaboration,
  • I. Adachi,
  • L. Aggarwal,
  • H. Ahmed,
  • H. Aihara,
  • N. Akopov,
  • A. Aloisio,
  • N. Anh Ky,
  • D. M. Asner,
  • H. Atmacan,
  • T. Aushev,
  • V. Aushev,
  • M. Aversano,
  • 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,
  • T. Bilka,
  • D. Biswas,
  • A. Bobrov,
  • D. Bodrov,
  • A. Bolz,
  • A. Bondar,
  • A. Bozek,
  • M. Bračko,
  • P. Branchini,
  • T. E. Browder,
  • A. Budano,
  • S. Bussino,
  • M. Campajola,
  • L. Cao,
  • G. Casarosa,
  • C. Cecchi,
  • J. Cerasoli,
  • M.-C. Chang,
  • P. Chang,
  • P. Cheema,
  • B. G. Cheon,
  • K. Chilikin,
  • K. Chirapatpimol,
  • H.-E. Cho,
  • K. Cho,
  • S.-J. Cho,
  • S.-K. Choi,
  • S. Choudhury,
  • 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,
  • R. Dhamija,
  • A. Di Canto,
  • F. Di Capua,
  • J. Dingfelder,
  • Z. Doležal,
  • T. V. Dong,
  • M. Dorigo,
  • K. Dort,
  • 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,
  • B. Gobbo,
  • R. Godang,
  • O. Gogota,
  • P. Goldenzweig,
  • W. Gradl,
  • T. Grammatico,
  • E. Graziani,
  • D. Greenwald,
  • Z. Gruberová,
  • T. Gu,
  • Y. Guan,
  • K. Gudkova,
  • S. Halder,
  • Y. Han,
  • T. Hara,
  • 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,
  • N. Ipsita,
  • A. Ishikawa,
  • R. Itoh,
  • M. Iwasaki,
  • P. Jackson,
  • W. W. Jacobs,
  • 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,
  • Y.-K. 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,
  • M. 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,
  • M. Liu,
  • Q. Y. Liu,
  • Z. Q. 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. Marinas,
  • 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,
  • 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,
  • Y. Nakazawa,
  • A. Narimani Charan,
  • M. Naruki,
  • D. Narwal,
  • Z. Natkaniec,
  • A. Natochii,
  • L. Nayak,
  • M. Nayak,
  • G. Nazaryan,
  • C. Niebuhr,
  • S. Nishida,
  • S. Ogawa,
  • Y. Onishchuk,
  • H. Ono,
  • Y. Onuki,
  • 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,
  • H. Purwar,
  • P. Rados,
  • G. Raeuber,
  • S. Raiz,
  • N. Rauls,
  • M. Reif,
  • S. Reiter,
  • M. Remnev,
  • I. Ripp-Baudot,
  • G. Rizzo,
  • S. H. Robertson,
  • M. Roehrken,
  • J. M. Roney,
  • A. Rostomyan,
  • N. Rout,
  • G. Russo,
  • D. A. Sanders,
  • S. Sandilya,
  • L. Santelj,
  • Y. Sato,
  • V. Savinov,
  • B. Scavino,
  • C. Schwanda,
  • Y. Seino,
  • A. Selce,
  • K. Senyo,
  • J. Serrano,
  • M. E. Sevior,
  • C. Sfienti,
  • W. Shan,
  • C. P. Shen,
  • X. D. Shi,
  • T. Shillington,
  • T. Shimasaki,
  • J.-G. Shiu,
  • D. Shtol,
  • B. Shwartz,
  • A. Sibidanov,
  • F. Simon,
  • J. B. Singh,
  • J. Skorupa,
  • R. J. 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,
  • K. Tanida,
  • F. Tenchini,
  • O. Tittel,
  • R. Tiwary,
  • D. Tonelli,
  • E. Torassa,
  • K. Trabelsi,
  • I. Tsaklidis,
  • M. Uchida,
  • I. Ueda,
  • T. Uglov,
  • K. Unger,
  • Y. Unno,
  • K. Uno,
  • S. Uno,
  • P. Urquijo,
  • Y. Ushiroda,
  • S. E. 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. D. Yabsley,
  • S. Yamada,
  • S. B. Yang,
  • J. Yelton,
  • J. H. Yin,
  • K. Yoshihara,
  • C. Z. Yuan,
  • Y. Yusa,
  • L. Zani,
  • B. Zhang,
  • Y. Zhang,
  • V. Zhilich,
  • Q. D. Zhou,
  • X. Y. Zhou,
  • V. I. Zhukova

DOI
https://doi.org/10.1007/JHEP07(2024)116
Journal volume & issue
Vol. 2024, no. 7
pp. 1 – 21

Abstract

Read online

Abstract We present an analysis of the process e + e − → π + π − Υ(nS) (where n = 1, 2, or 3) reconstructed in 19.6 fb −1 of Belle II data during a special run of the SuperKEKB collider at four energy points near the peak of the Υ(10753) resonance. By analyzing the mass distribution of the π + π − Υ(nS) system and the Born cross sections of the e + e − → π + π − Υ(nS) process, we report the first observation of Υ(10753) decays to the π + π − Υ(1S) and π + π − Υ(2S) final states, and find no evidence for decays to π + π − Υ(3S). Possible intermediate states in the π + π − Υ(1S, 2S) transitions are also investigated, and no evidence for decays proceeding via the π ∓ Z b ± $$ {\pi}^{\mp }{Z}_b^{\pm } $$ or f 0(980)Υ(nS) intermediate states is found. We measure Born cross sections for the e + e − → π + π − Υ(nS) process that, combined with results from Belle, obtain the mass and width of Υ(10753) to be (10756.6 ± 2.7 ± 0.9) MeV/c 2 and (29.0 ± 8.8 ± 1.2) MeV, respectively. The relative ratios of the Born cross sections at the Υ(10753) resonance peak are also reported for the first time.

Keywords