학술논문
Improved measurements of two-photon widths of the $\chi_{cJ}$ states and helicity analysis for $\chi_{c2}\to\gamma\gamma$
Document Type
Working Paper
Author
BESIII Collaboration; Ablikim, M.; Achasov, M. N.; Ahmed, S.; Albrecht, M.; Amoroso, A.; An, F. F.; An, Q.; Bai, J. Z.; Bai, Y.; Bakina, O.; Ferroli, R. Baldini; Ban, Y.; Bennett, D. W.; Bennett, J. V.; Berger, N.; Bertani, M.; Betton i, D.; Bian, J. M.; Bianchi, F.; Boger, E.; Boyko, I.; Briere, R. A.; Cai, H.; Cai, X.; Cakir, O.; Calcaterra, A.; Cao, G. F.; Cetin, S. A.; Chai, J.; Chang, J. F.; Chelkov, G.; Chen, G.; Chen, H. S.; Chen, J. C.; Chen, M. L.; Chen, S. J.; Chen, X. R.; Chen, Y. B.; Chu, X. K.; Cibinetto, G.; Dai, H. L.; Dai, J. P.; Dbeyssi, A.; Dedovich, D.; Deng, Z. Y.; Denig, A.; Denysenko, I.; Destefanis, M.; De Mori, F.; Ding, Y.; Dong, C.; ng, J. Do; Dong, L. Y.; Dong, M. Y.; Dorjkhaidav, O.; Dou, Z. L.; Du, S. X.; Duan, P. F.; Fang, J.; Fang, S. S.; Fang, X.; Fang, Y.; Farinelli, R.; Fava, L.; Fegan, S.; Feldbauer, F.; Felici, G.; Feng, C. Q.; Fioravanti, E.; Fritsch, M.; Fu, C. D.; Gao, Q.; Gao, X. L.; Gao, Y.; Gao, Y. G.; Gao, Z.; Garzia, I.; Goetzen, K.; Gong, L.; Gong, W. X.; Gradl, W.; Greco, M.; Gu, M. H.; Gu, S.; Gu, Y. T.; Guo, A. Q.; Guo, L. B.; Guo, R. P.; Guo, Y. P.; Haddadi, Z.; Han, S.; Hao, X. Q.; Harris, F. A.; He, K. L.; He, X. Q.; Heinsius, F. H.; Held, T.; Heng, Y. K.; Holtmann, T.; Hou, Z. L.; Hu, C.; Hu, H. M.; Hu, T.; Hu, Y.; Huang, G. S.; Huang, J. S.; Huang, X. T.; Huang, X. Z.; Huang, Z. L.; Hussain, T.; Andersson, W. Ikegami; Ji, Q.; Ji, Q. P.; Ji, X. B.; Ji, X. L.; Jiang, X. S.; Jiang, X. Y.; Jiao, J. B.; Jiao, Z.; Jin, D. P.; Jin, S.; Jin, Y.; Johansson, T.; Julin, A.; alantar-Nayestanaki, N. K; Kang, X. L.; Kang, X. S.; Kavatsyuk, M.; Ke, B. C.; Khan, T.; Khoukaz, A.; Kiese, P.; Kliemt, R.; Koch, L.; Kolcu, O. B.; Kopf, B.; Kornicer, M.; Kuemmel, M.; Kuhlmann, M.; Kupsc, A.; Kühn, W.; Lange, J. S.; Lara, M.; Larin, P.; Lavezzi, L.; Leithoff, H.; Leng, C.; Li, C.; Li, Cheng; Li, D. M.; Li, F.; Li, F. Y.; Li, G.; Li, H. B.; Li, H. J.; Li, J. C.; Li, Jin; Li, K.; Li, K. J.; 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.; Liang, H.; Liang, Y. F.; Liang, Y. T.; Liao, G. R.; Lin, D. X.; Liu, B.; Liu, B. J.; Liu, C. X.; Liu, D.; Liu, F. H.; Liu, Fang; Liu, Feng; Liu, H. B.; Liu, H. H.; Liu, H. M.; 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, Y. Y.; Liu, Z. A.; Liu, Zhiqing; Long, Y. F.; Lou, X. C.; Lu, H. J.; Lu, J. G.; Lu, Y.; Lu, Y. P.; Luo, C. L.; Luo, M. X.; Luo, X. L.; Lyu, X. R.; Ma, 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.; Maas, F. E.; Maggiora, M.; Malik, Q. A.; Mao, Y. J.; Mao, Z. P.; Marcello, S.; Meng, Z. X.; Messchendorp, J. G.; Mezzadri, G.; Min, J.; Min, T. J.; Mitchell, R. E.; Mo, X. H.; Mo, Y. J.; Morales, C. Morales; Morello, G.; Muchnoi, N. Yu.; Muramatsu, H.; Musiol, P.; Mustafa, A.; Nefedov, Y.; Nerling, F.; Nikolaev, I. B.; Ning, Z.; Nisar, S.; Niu, S. L.; Niu, X. Y.; Olsen, S. L.; Ouyang, Q.; Pacetti, S.; Pan, Y.; Patter i, P.; Pelizaeus, M.; Pellegrino, J.; Peng, H. P.; Peters, K.; Pettersson, J.; Ping, J. L.; Ping, R. G.; Poling, R.; Prasad, V.; Qi, H. R.; Qi, M.; Qian, S.; Qiao, C. F.; Qin, J. J.; Qin, N.; Qin, X. S.; Qin, Z. H.; Qiu, J. F.; Rashid, K. H.; Redmer, C. F.; Richter, M.; Ripka, M.; Rolo, M.; Rong, G.; Rosner, Ch.; Ruan, X. D.; Sarantsev, A.; Savrié, M.; Schnier, C.; Schoenning, K.; Shan, W.; Shao, M.; Shen, C. P.; Shen, P. X.; Shen, X. Y.; Sheng, H. Y.; Song, J. J.; Song, X. Y.; Sosio, S.; Sowa, C.; Spataro, S.; Sun, 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.; Tang, C. J.; ng, G. Y. Ta; Tang, X.; Tapan, I.; Tiemens, M.; Tsednee, B. T.; Uman, I.; Varner, G. S.; Wang, B.; Wang, B. L.; Wang, D.; Wang, D. Y.; Wang, Dan; Wang, K.; Wang, L. L.; Wang, L. S.; Wang, M.; Wang, P.; Wang, P. L.; Wang, W. P.; Wang, X. F.; Wang, Y. D.; Wang, Y. F.; Wang, Y. Q.; Wang, Z.; Wang, Z. G.; Wang, Z. H.; Wang, Z. Y.; Weber, T.; Wei, D. H.; Weidenkaff, P.; Wen, S. P.; Wiedner, U.; Wolke, M.; Wu, L. H.; Wu, L. J.; Wu, Z.; Xia, L.; Xia, Y.; Xiao, D.; Xiao, H.; Xiao, Y. J.; Xiao, Z. J.; Xie, Y. G.; Xie, Y. H.; Xiong, X. A.; Xiu, Q. L.; Xu, G. F.; Xu, J. J.; Xu, L.; Xu, Q. J.; Xu, Q. N.; Xu, X. P.; Yan, L.; Yan, W. B.; Yan, W. C.; an, Y. H. Y; Yang, H. J.; Yang, H. X.; Yang, L.; Yang, Y. H.; Yang, Y. X.; Ye, M.; Ye, M. H.; Yin, J. H.; You, Z. Y.; Yu, B. X.; Yu, C. X.; Yu, J. S.; Yuan, C. Z.; Yuan, Y.; Yuncu, A.; Zafar, A. A.; Zeng, Y.; Zeng, Z.; ang, B. X. Zh; 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.; Zhang, Y. H.; Zhang, Y. T.; Zhang, Yu; Zhang, Z. H.; Zhang, Z. P.; Zhang, Z. Y.; Zhao, 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.; Zhemchugov, A.; Zheng, B.; Zheng, J. P.; Zheng, W. J.; Zheng, Y. H.; Zhong, B.; Zhou, L.; Zhou, X.; Zhou, X. K.; Zhou, X. R.; Zhou, X. Y.; Zhou, Y. X.; Zhu, J.; Zhu, K.; Zhu, K. J.; Zhu, S.; Zhu, S. H.; Zhu, X. L.; Zhu, Y. C.; Zhu, Y. S.; Zhu, Z. A.; Zhuang, J.; Zotti, L.; Zou, B. S.; Zou, J. H.
Source
Phys. Rev. D 96, 092007 (2017)
Subject
Language
Abstract
Based on $448.1 \times 10^6$ $\psi(3686)$ events collected with the BESIII detector, the decays $\psi(3686)\to\gamma\chi_{cJ}, \chi_{cJ} \to \gamma\gamma~(J=0, 1, 2)$ are studied. The decay branching fractions of $\chi_{c0,c2} \to \gamma\gamma$ are measured to be $\mathcal{B}(\chi_{c0}\to\gamma\gamma) = (1.93 \pm 0.08 \pm 0.05 \pm 0.05)\times 10^{-4}$ and $\mathcal{B}(\chi_{c2}\to\gamma\gamma) = (3.10 \pm 0.09 \pm 0.07 \pm 0.11)\times 10^{-4} $, which correspond to two-photon decay widths of $\Gamma_{\gamma\gamma}(\chi_{c0}) = 2.03 \pm 0.08 \pm 0.06 \pm 0.13 ~\rm{keV}$ and $\Gamma_{\gamma\gamma}(\chi_{c2}) = 0.60 \pm 0.02 \pm 0.01 \pm 0.04 ~\rm{keV}$ with a ratio of $\mathcal{R}=\Gamma_{\gamma\gamma}(\chi_{c2})/\Gamma_{\gamma\gamma}(\chi_{c0})= 0.295 \pm 0.014 \pm 0.007 \pm 0.027$, where the uncertainties are statistical, systematic and associated with the uncertainties of $\mathcal{B}(\psi(3686)\to\gamma\chi_{c0,c2})$ and the total widths $\Gamma(\chi_{c0,c2})$, respectively. For the forbidden decay of $\chi_{c1}\to\gamma\gamma$, no signal is observed, and an upper limit on the two-photon width is obtained to be $\Gamma_{\gamma\gamma}(\chi_{c1})<5.3 ~\rm{eV}$ at the 90\% confidence level. The ratio of the two-photon widths between helicity-zero and helicity-two components in the decay $\chi_{c2}\to\gamma\gamma$ is also measured to be $f_{0/2} = \Gamma^{\lambda=0}_{\gamma\gamma}(\chi_{c2})/\Gamma^{\lambda=2}_{\gamma\gamma}(\chi_{c2}) = (0.0 \pm 0.6 \pm 1.2)\times 10^{-2}$, where the uncertainties are statistical and systematic, respectively.
Comment: 11 pages, 4 figures, 4 tables
Comment: 11 pages, 4 figures, 4 tables