Physics Letters B (Apr 2019)

Measurement of the phase between strong and electromagnetic amplitudes of J/ψ decays

  • M. Ablikim,
  • M.N. Achasov,
  • S. Ahmed,
  • M. Albrecht,
  • A. Amoroso,
  • F.F. An,
  • Q. An,
  • Y. Bai,
  • O. Bakina,
  • R. Baldini Ferroli,
  • Y. Ban,
  • D.W. Bennett,
  • J.V. Bennett,
  • N. Berger,
  • M. Bertani,
  • D. Bettoni,
  • J.M. Bian,
  • F. Bianchi,
  • E. Boger,
  • I. Boyko,
  • R.A. Briere,
  • H. Cai,
  • X. Cai,
  • O. Cakir,
  • A. Calcaterra,
  • G.F. Cao,
  • S.A. Cetin,
  • J. Chai,
  • J.F. Chang,
  • G. Chelkov,
  • G. Chen,
  • H.S. Chen,
  • J.C. Chen,
  • M.L. Chen,
  • P.L. Chen,
  • S.J. Chen,
  • X.R. Chen,
  • Y.B. Chen,
  • X.K. Chu,
  • G. Cibinetto,
  • H.L. Dai,
  • J.P. Dai,
  • A. Dbeyssi,
  • D. Dedovich,
  • Z.Y. Deng,
  • A. Denig,
  • I. Denysenko,
  • M. Destefanis,
  • F. De Mori,
  • Y. Ding,
  • C. Dong,
  • J. Dong,
  • L.Y. Dong,
  • M.Y. Dong,
  • Z.L. Dou,
  • S.X. Du,
  • P.F. Duan,
  • J. Fang,
  • S.S. Fang,
  • X. Fang,
  • Y. Fang,
  • R. Farinelli,
  • L. Fava,
  • S. Fegan,
  • F. Feldbauer,
  • G. Felici,
  • C.Q. Feng,
  • E. Fioravanti,
  • M. Fritsch,
  • C.D. Fu,
  • Q. Gao,
  • X.L. Gao,
  • Y. Gao,
  • Y.G. Gao,
  • Z. Gao,
  • I. Garzia,
  • K. Goetzen,
  • L. Gong,
  • W.X. Gong,
  • W. Gradl,
  • M. Greco,
  • M.H. Gu,
  • S. Gu,
  • Y.T. Gu,
  • A.Q. Guo,
  • L.B. Guo,
  • R.P. Guo,
  • Y.P. Guo,
  • Z. Haddadi,
  • S. Han,
  • X.Q. Hao,
  • F.A. Harris,
  • K.L. He,
  • F.H. Heinsius,
  • T. Held,
  • Y.K. Heng,
  • T. Holtmann,
  • Z.L. Hou,
  • C. Hu,
  • H.M. Hu,
  • T. Hu,
  • Y. Hu,
  • G.S. Huang,
  • J.S. Huang,
  • X.T. Huang,
  • X.Z. Huang,
  • Z.L. Huang,
  • T. Hussain,
  • W. Ikegami Andersson,
  • Q. Ji,
  • Q.P. Ji,
  • X.B. Ji,
  • X.L. Ji,
  • X.S. Jiang,
  • X.Y. Jiang,
  • J.B. Jiao,
  • Z. Jiao,
  • D.P. Jin,
  • S. Jin,
  • Y. Jin,
  • T. Johansson,
  • A. Julin,
  • N. Kalantar-Nayestanaki,
  • X.L. Kang,
  • X.S. Kang,
  • M. Kavatsyuk,
  • B.C. Ke,
  • T. Khan,
  • A. Khoukaz,
  • P. Kiese,
  • R. Kliemt,
  • L. Koch,
  • O.B. Kolcu,
  • B. Kopf,
  • M. Kornicer,
  • M. Kuemmel,
  • M. Kuessner,
  • M. Kuhlmann,
  • A. Kupsc,
  • W. Kühn,
  • J.S. Lange,
  • M. Lara,
  • P. Larin,
  • L. Lavezzi,
  • S. Leiber,
  • H. Leithoff,
  • C. Leng,
  • C. Li,
  • Cheng Li,
  • D.M. Li,
  • F. Li,
  • F.Y. Li,
  • G. Li,
  • H.B. Li,
  • H.J. Li,
  • J.C. Li,
  • K.J. Li,
  • Kang Li,
  • Ke Li,
  • Lei Li,
  • P.L. Li,
  • P.R. Li,
  • Q.Y. Li,
  • T. Li,
  • W.D. Li,
  • W.G. Li,
  • X.L. Li,
  • X.N. Li,
  • X.Q. Li,
  • Z.B. Li,
  • H. Liang,
  • Y.F. Liang,
  • Y.T. Liang,
  • G.R. Liao,
  • D.X. Lin,
  • B. Liu,
  • B.J. Liu,
  • C.X. Liu,
  • D. Liu,
  • F.H. Liu,
  • Fang Liu,
  • Feng Liu,
  • H.B. Liu,
  • H.M. Liu,
  • Huanhuan Liu,
  • Huihui Liu,
  • J.B. Liu,
  • J.P. Liu,
  • J.Y. Liu,
  • K. Liu,
  • K.Y. Liu,
  • Ke Liu,
  • L.D. Liu,
  • P.L. Liu,
  • Q. Liu,
  • S.B. Liu,
  • X. Liu,
  • Y.B. Liu,
  • Z.A. Liu,
  • Zhiqing Liu,
  • Y.F. Long,
  • X.C. Lou,
  • H.J. Lu,
  • J.G. Lu,
  • Y. Lu,
  • Y.P. Lu,
  • C.L. Luo,
  • M.X. Luo,
  • X.L. Luo,
  • X.R. Lyu,
  • F.C. Ma,
  • H.L. Ma,
  • L.L. Ma,
  • M.M. Ma,
  • Q.M. Ma,
  • T. Ma,
  • X.N. Ma,
  • X.Y. Ma,
  • Y.M. Ma,
  • F.E. Maas,
  • M. Maggiora,
  • Q.A. Malik,
  • Y.J. Mao,
  • Z.P. Mao,
  • S. Marcello,
  • Z.X. Meng,
  • J.G. Messchendorp,
  • G. Mezzadri,
  • J. Min,
  • T.J. Min,
  • R.E. Mitchell,
  • X.H. Mo,
  • Y.J. Mo,
  • C. Morales Morales,
  • G. Morello,
  • N.Yu. Muchnoi,
  • H. Muramatsu,
  • A. Mustafa,
  • Y. Nefedov,
  • F. Nerling,
  • I.B. Nikolaev,
  • Z. Ning,
  • S. Nisar,
  • S.L. Niu,
  • X.Y. Niu,
  • S.L. Olsen,
  • Q. Ouyang,
  • S. Pacetti,
  • Y. Pan,
  • M. Papenbrock,
  • P. Patteri,
  • M. Pelizaeus,
  • J. Pellegrino,
  • H.P. Peng,
  • K. Peters,
  • J. Pettersson,
  • J.L. Ping,
  • R.G. Ping,
  • A. Pitka,
  • R. Poling,
  • V. Prasad,
  • H.R. Qi,
  • M. Qi,
  • S. Qian,
  • C.F. Qiao,
  • N. Qin,
  • X.S. Qin,
  • Z.H. Qin,
  • J.F. Qiu,
  • K.H. Rashid,
  • C.F. Redmer,
  • M. Richter,
  • M. Ripka,
  • M. Rolo,
  • G. Rong,
  • Ch. Rosner,
  • X.D. Ruan,
  • A. Sarantsev,
  • M. Savrié,
  • C. Schnier,
  • K. Schoenning,
  • W. Shan,
  • M. Shao,
  • C.P. Shen,
  • P.X. Shen,
  • X.Y. Shen,
  • H.Y. Sheng,
  • J.J. Song,
  • W.M. Song,
  • X.Y. Song,
  • S. Sosio,
  • C. Sowa,
  • S. Spataro,
  • G.X. Sun,
  • J.F. Sun,
  • L. Sun,
  • S.S. Sun,
  • X.H. Sun,
  • Y.J. Sun,
  • Y.K. Sun,
  • Y.Z. Sun,
  • Z.J. Sun,
  • Z.T. Sun,
  • C.J. Tang,
  • G.Y. Tang,
  • X. Tang,
  • I. Tapan,
  • M. Tiemens,
  • B. Tsednee,
  • I. Uman,
  • G.S. Varner,
  • B. Wang,
  • B.L. Wang,
  • D. Wang,
  • D.Y. Wang,
  • Dan Wang,
  • K. Wang,
  • L.L. Wang,
  • L.S. Wang,
  • M. Wang,
  • Meng Wang,
  • P. Wang,
  • P.L. Wang,
  • W.P. Wang,
  • X.F. Wang,
  • Y. Wang,
  • Y.D. Wang,
  • Y.F. Wang,
  • Y.Q. Wang,
  • Z. Wang,
  • Z.G. Wang,
  • Z.H. Wang,
  • Z.Y. Wang,
  • Zongyuan Wang,
  • T. Weber,
  • D.H. Wei,
  • P. Weidenkaff,
  • S.P. Wen,
  • U. Wiedner,
  • M. Wolke,
  • L.H. Wu,
  • L.J. Wu,
  • Z. Wu,
  • L. Xia,
  • X. Xia,
  • Y. Xia,
  • D. Xiao,
  • H. Xiao,
  • Y.J. Xiao,
  • Z.J. Xiao,
  • Y.G. Xie,
  • Y.H. Xie,
  • X.A. Xiong,
  • Q.L. Xiu,
  • G.F. Xu,
  • J.J. Xu,
  • L. Xu,
  • Q.J. Xu,
  • Q.N. Xu,
  • X.P. Xu,
  • L. Yan,
  • W.B. Yan,
  • W.C. Yan,
  • W.C. Yan,
  • Y.H. Yan,
  • H.J. Yang,
  • H.X. Yang,
  • L. Yang,
  • Y.H. Yang,
  • Y.X. Yang,
  • Yifan Yang,
  • M. Ye,
  • M.H. Ye,
  • J.H. Yin,
  • Z.Y. You,
  • B.X. Yu,
  • C.X. Yu,
  • J.S. Yu,
  • C.Z. Yuan,
  • Y. Yuan,
  • A. Yuncu,
  • A.A. Zafar,
  • A. Zallo,
  • Y. Zeng,
  • Z. Zeng,
  • B.X. Zhang,
  • B.Y. Zhang,
  • C.C. Zhang,
  • D.H. Zhang,
  • H.H. Zhang,
  • H.Y. Zhang,
  • J. Zhang,
  • J.L. Zhang,
  • J.Q. Zhang,
  • J.W. Zhang,
  • J.Y. Zhang,
  • J.Z. Zhang,
  • K. Zhang,
  • L. Zhang,
  • S.Q. Zhang,
  • X.Y. Zhang,
  • Y.H. Zhang,
  • Y.T. Zhang,
  • Yang Zhang,
  • Yao Zhang,
  • Yu Zhang,
  • Z.H. Zhang,
  • Z.P. Zhang,
  • Z.Y. Zhang,
  • G. Zhao,
  • J.W. Zhao,
  • J.Y. Zhao,
  • J.Z. Zhao,
  • Lei Zhao,
  • Ling Zhao,
  • M.G. Zhao,
  • Q. Zhao,
  • S.J. Zhao,
  • T.C. Zhao,
  • Y.B. Zhao,
  • Z.G. Zhao,
  • A. Zhemchugov,
  • B. Zheng,
  • J.P. Zheng,
  • W.J. Zheng,
  • Y.H. Zheng,
  • B. Zhong,
  • L. Zhou,
  • X. Zhou,
  • X.K. Zhou,
  • X.R. Zhou,
  • X.Y. Zhou,
  • Y.X. Zhou,
  • J. Zhu,
  • J. Zhu,
  • K. Zhu,
  • K.J. Zhu,
  • S. Zhu,
  • S.H. Zhu,
  • X.L. Zhu,
  • Y.C. Zhu,
  • Y.S. Zhu,
  • Z.A. Zhu,
  • J. Zhuang,
  • B.S. Zou,
  • J.H. Zou

Journal volume & issue
Vol. 791
pp. 375 – 384

Abstract

Read online

Using 16 energy points of e+e− annihilation data collected in the vicinity of the J/ψ resonance with the BESIII detector and with a total integrated luminosity of around 100pb−1, we study the relative phase between the strong and electromagnetic amplitudes of J/ψ decays. The relative phase between J/ψ electromagnetic decay and the continuum process (e+e− annihilation without the J/ψ resonance) is confirmed to be zero by studying the cross section lineshape of μ+μ− production. The relative phase between J/ψ strong and electromagnetic decays is then measured to be (84.9±3.6)∘ or (−84.7±3.1)∘ for the 2(π+π−)π0 final state by investigating the interference pattern between the J/ψ decay and the continuum process. This is the first measurement of the relative phase between J/ψ strong and electromagnetic decays into a multihadron final state using the lineshape of the production cross section. We also study the production lineshape of the multihadron final state ηπ+π− with η→π+π−π0, which provides additional information about the phase between the J/ψ electromagnetic decay amplitude and the continuum process. Additionally, the branching fraction of J/ψ→2(π+π−)π0 is measured to be (4.73±0.44)% or (4.85±0.45)%, and the branching fraction of J/ψ→ηπ+π− is measured to be (3.78±0.68)×10−4. Both of them are consistent with the world average values. The quoted uncertainties include both statistical and systematic uncertainties, which are mainly caused by the low statistics. Keywords: Phase, Strong amplitude, Electromagnetic amplitude, J/ψ decay, BESIII