European Physical Journal C: Particles and Fields (2020-08-01)

Observation of X(2370) and search for X(2120) in $$J/\psi \rightarrow \gamma K{\bar{K}} \eta '$$ J/ψ→γKK¯η′

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

DOI
https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-020-8078-4
Journal volume & issue
Vol. 80, no. 8
pp. 1 – 11

Abstract

Read online

Abstract Using a sample of $$1.31\times 10^{9} ~J/\psi $$ 1.31×109J/ψ events collected with the BESIII detector, we perform a study of $$J/\psi \rightarrow \gamma K{\bar{K}}\eta '$$ J/ψ→γKK¯η′ . X(2370) is observed in the $$K{\bar{K}}\eta '$$ KK¯η′ invariant-mass distribution with a statistical significance of $$8.3\sigma $$ 8.3σ . Its resonance parameters are measured to be $$M=2341.6\pm 6.5 \, \text {(stat.)} \pm 5.7 \, \text {(syst.)}~ \hbox {MeV}/c^{2}$$ M=2341.6±6.5(stat.)±5.7(syst.)MeV/c2 and $$\Gamma = 117\pm 10 \, \text {(stat.)}\pm 8 \, \text {(syst.)}~\hbox {MeV}$$ Γ=117±10(stat.)±8(syst.)MeV . The product branching fractions for $$J/\psi \rightarrow \gamma X(2370),X(2370)\rightarrow K^{+}K^{-}\eta '$$ J/ψ→γX(2370),X(2370)→K+K-η′ and $$J/\psi \rightarrow \gamma X(2370),X(2370)\rightarrow K_{S}^{0}K_{S}^{0}\eta '$$ J/ψ→γX(2370),X(2370)→KS0KS0η′ are determined to be $$(1.79\pm 0.23\, \text {(stat.)}\pm 0.65\,\text {(syst.)})\times 10^{-5}$$ (1.79±0.23(stat.)±0.65(syst.))×10-5 and $$(1.18\pm 0.32\, \text {(stat.)}\pm 0.39\, \text {(syst.)})\times 10^{-5}$$ (1.18±0.32(stat.)±0.39(syst.))×10-5 , respectively. No evident signal for X(2120) is observed in the $$K{\bar{K}}\eta '$$ KK¯η′ invariant-mass distribution. The upper limits for the product branching fractions of $${\mathcal {B}}(J/\psi \rightarrow \gamma X(2120)\rightarrow \gamma K^{+} K^{-} \eta ')$$ B(J/ψ→γX(2120)→γK+K-η′) and $${\mathcal {B}}(J/\psi \rightarrow \gamma X(2120)\rightarrow \gamma K_{S}^{0} K_{S}^{0} \eta ')$$ B(J/ψ→γX(2120)→γKS0KS0η′) are determined to be $$1.49\times 10^{-5}$$ 1.49×10-5 and $$6.38\times 10^{-6}$$ 6.38×10-6 at the 90% confidence level, respectively.