학술논문
Observation of $\mathcal R(3810)$ in $e^+e^-\rightarrow {\rm hadrons}$ and Improved Measurements of the Resonance Parameters of $\mathcal R(3760)$ and $\mathcal R(3780)$
Document Type
Working Paper
Author
Ablikim, M.; Achasov, M. N.; Adlarson, P.; Ai, X. C.; Aliberti, R.; Amoroso, A.; An, M. R.; An, Q.; Bai, Y.; Bakina, O.; Balossino, I.; Ban, Y.; Batozskaya, V.; Begzsuren, K.; Berger, N.; Berlowski, M.; Bertani, M.; Bettoni, D.; Bianchi, F.; Bianco, E.; Bloms, J.; Bortone, A.; Boyko, I.; Briere, R. A.; Brueggemann, A.; Cai, H.; Cai, X.; Calcaterra, A.; Cao, G. F.; Cao, N.; Cetin, S. A.; Chang, J. F.; Chang, T. T.; Chang, W. L.; Che, G. R.; Chelkov, G.; Chen, C.; Chen, Chao; Chen, G.; Chen, H. S.; Chen, M. L.; Chen, S. J.; Chen, S. M.; Chen, T.; Chen, X. R.; Chen, X. T.; Chen, Y. B.; Chen, Y. Q.; Chen, Z. J.; Cheng, W. S.; Choi, S. K.; Chu, X.; Cibinetto, G.; Coen, S. C.; Cossio, F.; Cui, J. J.; Dai, H. L.; Dai, J. P.; Dbeyssi, A.; de Boer, R. E.; Dedovich, D.; Deng, Z. Y.; Denig, A.; Denysenko, I.; Destefanis, M.; De Mori, F.; Ding, B.; Ding, X. X.; Ding, Y.; Dong, J.; Dong, L. Y.; Dong, M. Y.; Dong, X.; Du, S. X.; Duan, Z. H.; Egorov, P.; Fan, Y. L.; Fang, J.; Fang, S. S.; Fang, W. X.; Fang, Y.; Farinelli, R.; Fava, L.; Feldbauer, F.; Felici, G.; Feng, C. Q.; Feng, J. H.; Fischer, K; Fritsch, M.; Fritzsch, C.; Fu, C. D.; Fu, J. L.; Fu, Y.; Fu, Y. W.; Gao, H.; Gao, Y. N.; Gao, Yang; Garbolino, S.; Garzia, I.; Ge, P. T.; Ge, Z. W.; Geng, C.; Gersabeck, E. M.; Gilman, A; Goetzen, K.; Gong, L.; Gong, W. X.; Gradl, W.; Gramigna, S.; Greco, M.; Gu, M. H.; Gu, Y. T.; Guan, C. Y; Guan, Z. L.; Guo, A. Q.; Guo, L. B.; Guo, M. J.; Guo, R. P.; Guo, Y. P.; Guskov, A.; H., X. T.; Han, T. T.; Han, W. Y.; Hao, X. Q.; Harris, F. A.; He, K. K.; He, K. L.; Heinsius, F. H H.; Heinz, C. H.; Heng, Y. K.; Herold, C.; Holtmann, T.; Hong, P. C.; Hou, G. Y.; Hou, Y. R.; Hou, Z. L.; Hu, H. M.; Hu, J. F.; Hu, T.; Hu, Y.; Huang, G. S.; Huang, K. X.; Huang, L. Q.; Huang, X. T.; Huang, Y. P.; Hussain, T.; H, N; "usken; Imoehl, W.; Irshad, M.; Jackson, J.; Jaeger, S.; Janchiv, S.; Jeong, J. H.; Ji, Q.; Ji, Q. P.; Ji, X. B.; Ji, X. L.; Ji, Y. Y.; Jia, X. Q.; Jia, Z. K.; Jiang, L. L.; Jiang, P. C.; Jiang, S. S.; Jiang, T. J.; Jiang, X. S.; Jiang, Y.; Jiao, J. B.; Jiao, Z.; Jin, S.; Jin, Y.; Jing, M. Q.; Johansson, T.; K., X.; Kabana, S.; Kalantar-Nayestanaki, N.; Kang, X. L.; Kang, X. S.; Kappert, R.; Kavatsyuk, M.; Ke, B. C.; Khoukaz, A.; Kiuchi, R.; Kliemt, R.; Koch, L.; Kolcu, O. B.; Kopf, B.; Kuessner, M. K.; Kupsc, A.; K, W.; "uhn; Lane, J. J.; Lange, J. S.; Larin, P.; Lavania, A.; Lavezzi, L.; Lei, T. T.; Lei, Z. H.; Leithoff, H.; Lellmann, M.; Lenz, T.; Li, C.; Li, C. H.; Li, Cheng; Li, D. M.; Li, F.; Li, G.; Li, H.; Li, H. B.; Li, H. J.; Li, H. N.; Li, Hui; Li, J. R.; Li, J. S.; Li, J. W.; Li, K. L.; Li, Ke; Li, L. J; Li, L. K.; Li, Lei; Li, M. H.; Li, P. R.; Li, Q. X.; Li, S. X.; Li, T.; Li, W. D.; Li, W. G.; Li, X. H.; Li, X. L.; Li, Xiaoyu; Li, Y. G.; Li, Z. J.; Li, Z. X.; Liang, C.; Liang, H.; Liang, Y. F.; Liang, Y. T.; Liao, G. R.; Liao, L. Z.; Libby, J.; Limphirat, A.; Lin, D. X.; Lin, T.; Liu, B. J.; Liu, B. X.; Liu, C.; Liu, C. X.; Liu, D.; Liu, F. H.; Liu, Fang; Liu, Feng; Liu, G. M.; Liu, H.; Liu, H. B.; Liu, H. M.; Liu, Huanhuan; Liu, Huihui; Liu, J. B.; Liu, J. L.; Liu, J. Y.; Liu, K.; Liu, K. Y.; Liu, Ke; Liu, L.; Liu, L. C.; Liu, Lu; Liu, M. H.; Liu, P. L.; Liu, Q.; Liu, S. B.; Liu, T.; Liu, W. K.; Liu, W. M.; Liu, X.; Liu, Y.; Liu, Y. B.; Liu, Z. A.; Liu, Z. Q.; Lou, X. C.; Lu, F. X.; Lu, H. J.; Lu, J. G.; Lu, X. L.; Lu, Y.; Lu, Y. P.; Lu, Z. H.; Luo, C. L.; Luo, M. X.; Luo, T.; Luo, X. L.; Lyu, X. R.; Lyu, Y. F.; Ma, F. C.; Ma, H. L.; Ma, J. L.; Ma, L. L.; Ma, M. M.; Ma, Q. M.; Ma, R. Q.; Ma, R. T.; Ma, X. Y.; Ma, Y.; Ma, Y. M.; Maas, F. E.; Maggiora, M.; Malde, S.; Mangoni, A.; Mao, Y. J.; Mao, Z. P.; Marcello, S.; Meng, Z. X.; Messchendorp, J. G.; Mezzadri, G.; Miao, H.; Min, T. J.; Mitchell, R. E.; Mo, X. H.; Muchnoi, N. Yu.; Nefedov, Y.; Nerling, F.; Nikolaev, I. B.; Ning, Z.; Nisar, S.; Niu, Y.; Olsen, S. L.; Ouyang, Q.; Pacetti, S.; Pan, X.; Pan, Y.; Pathak, A.; Patteri, P.; Pei, Y. P.; Pelizaeus, M.; Peng, H. P.; Peters, K.; Ping, J. L.; Ping, R. G.; Plura, S.; Pogodin, S.; Prasad, V.; Qi, F. Z.; Qi, H.; Qi, H. R.; Qi, M.; Qi, T. Y.; Qian, S.; Qian, W. B.; Qiao, C. F.; Qin, J. J.; Qin, L. Q.; Qin, X. P.; Qin, X. S.; Qin, Z. H.; Qiu, J. F.; Qu, S. Q.; Redmer, C. F.; Ren, K. J.; Rivetti, A.; Rodin, V.; Rolo, M.; Rong, G.; Rosner, Ch.; Ruan, S. N.; Salone, N.; Sarantsev, A.; Schelhaas, Y.; Schoenning, K.; Scodeggio, M.; Shan, K. Y.; Shan, W.; Shan, X. Y.; Shangguan, J. F.; Shao, L. G.; Shao, M.; Shen, C. P.; Shen, H. F.; Shen, W. H.; Shen, X. Y.; Shi, B. A.; Shi, H. C.; Shi, J. L.; Shi, J. Y.; Shi, Q. Q.; Shi, R. S.; Shi, X.; Song, J. J.; Song, T. Z.; Song, W. M.; Song, Y. J.; Song, Y. X.; Sosio, S.; Spataro, S.; Stieler, F.; Su, Y. J.; Sun, G. B.; Sun, G. X.; Sun, H.; Sun, H. K.; Sun, J. F.; Sun, K.; Sun, L.; Sun, S. S.; Sun, T.; Sun, W. Y.; Sun, Y.; Sun, Y. J.; Sun, Y. Z.; Sun, Z. T.; Tan, Y. X.; Tang, C. J.; Tang, G. Y.; Tang, J.; Tang, Y. A.; Tao, L. Y; Tao, Q. T.; Tat, M.; Teng, J. X.; Thoren, V.; Tian, W. H.; Tian, Y.; Tian, Z. F.; Uman, I.; Wang, S. J.; Wang, B.; Wang, B. L.; Wang, Bo; Wang, C. W.; Wang, D. Y.; Wang, F.; Wang, H. J.; Wang, H. P.; Wang, J. P.; Wang, K.; Wang, L. L.; Wang, M.; Wang, Meng; Wang, S.; Wang, T.; Wang, T. J.; Wang, W.; Wang, W. P.; Wang, X.; Wang, X. F.; Wang, X. J.; Wang, X. L.; Wang, Y.; Wang, Y. D.; Wang, Y. F.; Wang, Y. H.; Wang, Y. N.; Wang, Y. Q.; Wang, Yaqian; Wang, Yi; Wang, Z.; Wang, Z. L.; Wang, Z. Y.; Wang, Ziyi; Wei, D.; Wei, D. H.; Weidner, F.; Wen, S. P.; Wenzel, C. W.; Wiedner, U. W.; Wilkinson, G.; Wolke, M.; Wollenberg, L.; Wu, C.; Wu, J. F.; Wu, L. H.; Wu, L. J.; Wu, X.; Wu, X. H.; Wu, Y.; Wu, Y. J.; Wu, Z.; Xia, L.; Xian, X. M.; Xiang, T.; Xiao, D.; Xiao, G. Y.; Xiao, H.; Xiao, S. Y.; Xiao, Y. L.; Xiao, Z. J.; Xie, C.; Xie, X. H.; Xie, Y.; Xie, Y. G.; Xie, Y. H.; Xie, Z. P.; Xing, T. Y.; Xu, C. F.; Xu, C. J.; Xu, G. F.; Xu, H. Y.; Xu, Q. J.; Xu, Q. N.; Xu, W.; Xu, W. L.; Xu, X. P.; Xu, Y. C.; Xu, Z. P.; Xu, Z. S.; Yan, F.; Yan, L.; Yan, W. B.; Yan, W. C.; Yan, X. Q; Yang, H. J.; Yang, H. L.; Yang, H. X.; Yang, Tao; Yang, Y.; Yang, Y. F.; Yang, Y. X.; Yang, Yifan; Yang, Z. W.; Yao, Z. P.; Ye, M.; Ye, M. H.; Yin, J. H.; You, Z. Y.; Yu, B. X.; Yu, C. X.; Yu, G.; Yu, J. S.; Yu, T.; Yu, X. D.; Yuan, C. Z.; Yuan, L.; Yuan, S. C.; Yuan, X. Q.; Yuan, Y.; Yuan, Z. Y.; Yue, C. X.; Zafar, A. A.; Zeng, F. R.; Zeng, X.; Zeng, Y.; Zeng, Y. J.; Zhai, X. Y.; Zhai, Y. C.; Zhan, Y. H.; Zhang, A. Q.; Zhang, B. L.; Zhang, B. X.; Zhang, D. H.; Zhang, G. Y.; Zhang, H.; Zhang, H. H.; Zhang, H. Q.; Zhang, H. Y.; Zhang, J. J.; Zhang, J. L.; Zhang, J. Q.; Zhang, J. W.; Zhang, J. X.; Zhang, J. Y.; Zhang, J. Z.; Zhang, Jianyu; Zhang, Jiawei; Zhang, L. M.; Zhang, L. Q.; Zhang, Lei; Zhang, P.; Zhang, Q. Y.; Zhang, Shuihan; Zhang, Shulei; Zhang, X. D.; Zhang, X. M.; Zhang, X. Y.; Zhang, Y.; Zhang, Y. T.; Zhang, Y. H.; Zhang, Yan; Zhang, Yao; Zhang, Z. H.; Zhang, Z. L.; Zhang, Z. Y.; Zhao, G.; Zhao, J.; Zhao, J. Y.; Zhao, J. Z.; Zhao, Lei; Zhao, Ling; Zhao, M. G.; Zhao, S. J.; Zhao, Y. B.; Zhao, Y. X.; Zhao, Z. G.; Zhemchugov, A.; Zheng, B.; Zheng, J. P.; Zheng, W. J.; Zheng, Y. H.; Zhong, B.; Zhong, X.; Zhou, H.; Zhou, L. P.; Zhou, X.; Zhou, X. K.; Zhou, X. R.; Zhou, X. Y.; Zhu, W. J.; Zhu, Y. C.; Zhu, Z. A.; Zou, J. H.; Zu, J.; Collaboration, BESIII
Source
Subject
Language
Abstract
We report the measurement of the cross sections for $e^+e^-\rightarrow {\rm hadrons}$ at center-of-mass (c.m.) energies from 3.645 to 3.871 GeV. We observe a new resonance $\mathcal R(3810)$ in the cross sections for the first time, and observe the $\mathcal R(3760)$ resonance with high significance in the cross sections. The $\mathcal R(3810)$ has a mass of $(3804.5 \pm 0.9 \pm 0.9)$ ~MeV/$c^2$, a total width of $(5.4 \pm 3.5 \pm 3.2)$~MeV, and an electronic partial width of $(19.4 \pm 7.4 \pm 12.1)$~eV. Its significance is $7.7\sigma$. The $\mathcal R(3810)$ could be interpreted as a hadro-charmonium resonance predicted by Quantum Chromodynamics (QCD). In addition, we measure the mass $(3751.9\pm 3.8\pm 2.8)$ ~MeV/$c^2$, the total width $(32.8 \pm 5.8 \pm 8.7)$~MeV, and the electronic partial width $(184\pm 75\pm 86)$~eV with improved precision for the $\mathcal R(3760)$. Furthermore, for the $\mathcal R(3780)$ we measure the mass $(3778.7\pm 0.5\pm 0.3)$ ~MeV/$c^2$ and total width $(20.3 \pm 0.8 \pm 1.7)$~MeV with improved precision, and the electronic partial width $(265\pm 69\pm 83)$~eV. The $\mathcal R(3780)$ can be interpreted as the $1^3D_1$ state of charmonium. Its mass and total width differ significantly from the corresponding fitted values given by the Particle Data Group in 2022 by 7.1 and 3.2 times the uncertainties for $\psi(3770)$, respectively. $\psi(3770)$ has been interpreted as the $1^3D_1$ state for 45 years.