⚛️ high-energy experiments

Evidence for $\eta_{c}(2S)\to p\bar{p}\pi^{+}\pi^{-}\pi^{0}$ and observation of $\chi_{cJ} \to p\bar{p}\pi^{+}\pi^{-}\pi^{0}$

Utilizzando un grande campione di eventi $\psi(3686)$ raccolti dal rivelatore BESIII, questo studio riporta l'evidenza del decadimento $\eta_{c}(2S)\to p\bar{p}\pi^{+}\pi^{-}\pi^{0}$ e fornisce la prima osservazione dei decimenti $\chi_{cJ} \to p\bar{p}\pi^{+}\pi^{-}\pi^{0}$ con misurazioni delle loro frazioni di branching significativamente migliorate e di quelle dei processi intermedi $\chi_{cJ}\to p\bar{p}\omega$ .

Autori originali: BESIII Collaboration, M. Ablikim, M. N. Achasov, P. Adlarson, X. C. Ai, C. S. Akondi, R. Aliberti, A. Amoroso, Q. An, Y. H. An, Y. Bai, O. Bakina, H. R. Bao, X. L. Bao, M. Barbagiovanni, V. BatozskayaBESIII Collaboration, M. Ablikim, M. N. Achasov, P. Adlarson, X. C. Ai, C. S. Akondi, R. Aliberti, A. Amoroso, Q. An, Y. H. An, Y. Bai, O. Bakina, H. R. Bao, X. L. Bao, M. Barbagiovanni, V. Batozskaya, K. Begzsuren, N. Berger, M. Berlowski, M. B. Bertani, D. Bettoni, F. Bianchi, E. Bianco, A. Bortone, I. Boyko, R. A. Briere, A. Brueggemann, D. Cabiati, H. Cai, M. H. Cai, X. Cai, A. Calcaterra, G. F. Cao, N. Cao, S. A. Cetin, X. Y. Chai, J. F. Chang, T. T. Chang, G. R. Che, Y. Z. Che, C. H. Chen, Chao Chen, G. Chen, H. S. Chen, H. Y. Chen, M. L. Chen, S. J. Chen, S. M. Chen, T. Chen, W. Chen, X. R. Chen, X. T. Chen, X. Y. Chen, Y. B. Chen, Y. Q. Chen, Z. K. Chen, J. Cheng, L. N. Cheng, S. K. Choi, X. Chu, G. Cibinetto, F. Cossio, J. Cottee-Meldrum, H. L. Dai, J. P. Dai, X. C. Dai, A. Dbeyssi, R. E. de Boer, D. Dedovich, C. Q. Deng, Z. Y. Deng, A. Denig, I. Denisenko, M. Destefanis, F. De Mori, E. Di Fiore, X. X. Ding, Y. Ding, Y. X. Ding, Yi. Ding, J. Dong, L. Y. Dong, M. Y. Dong, X. Dong, Z. J. Dong, M. C. Du, S. X. Du, Shaoxu Du, X. L. Du, Y. Q. Du, Y. Y. Duan, Z. H. Duan, P. Egorov, G. F. Fan, J. J. Fan, Y. H. Fan, J. Fang, Jin Fang, S. S. Fang, W. X. Fang, Y. Q. Fang, L. Fava, F. Feldbauer, G. Felici, C. Q. Feng, J. H. Feng, L. Feng, Q. X. Feng, Y. T. Feng, M. Fritsch, C. D. Fu, J. L. Fu, Y. W. Fu, H. Gao, Xu Gao, Y. Gao, Y. N. Gao, Y. Y. Gao, Yunong Gao, Z. Gao, S. Garbolino, I. Garzia, L. Ge, P. T. Ge, Z. W. Ge, C. Geng, E. M. Gersabeck, A. Gilman, K. Goetzen, J. Gollub, J. B. Gong, J. D. Gong, L. Gong, W. X. Gong, W. Gradl, S. Gramigna, M. Greco, M. D. Gu, M. H. Gu, C. Y. Guan, A. Q. Guo, H. Guo, J. N. Guo, L. B. Guo, M. J. Guo, R. P. Guo, X. Guo, Y. P. Guo, Z. Guo, A. Guskov, J. Gutierrez, J. Y. Han, T. T. Han, X. Han, F. Hanisch, K. D. Hao, X. Q. Hao, F. A. Harris, C. Z. He, K. K. He, K. L. He, F. H. Heinsius, C. H. Heinz, Y. K. Heng, C. Herold, P. C. Hong, G. Y. Hou, X. T. Hou, Y. R. Hou, Z. L. Hou, H. M. Hu, J. F. Hu, Q. P. Hu, S. L. Hu, T. Hu, Y. Hu, Y. X. Hu, Z. M. Hu, G. S. Huang, K. X. Huang, L. Q. Huang, P. Huang, X. T. Huang, Y. P. Huang, Y. S. Huang, T. Hussain, N. Hüsken, N. in der Wiesche, J. Jackson, Q. Ji, Q. P. Ji, W. Ji, X. B. Ji, X. L. Ji, Y. Y. Ji, L. K. Jia, X. Q. Jia, D. Jiang, H. B. Jiang, S. J. Jiang, X. S. Jiang, Y. Jiang, J. B. Jiao, J. K. Jiao, Z. Jiao, L. C. L. Jin, S. Jin, Y. Jin, M. Q. Jing, X. M. Jing, T. Johansson, S. Kabana, X. L. Kang, X. S. Kang, B. C. Ke, V. Khachatryan, A. Khoukaz, O. B. Kolcu, B. Kopf, L. Kröger, L. Krümmel, Y. Y. Kuang, M. Kuessner, X. Kui, N. Kumar, A. Kupsc, W. Kühn, Q. Lan, W. N. Lan, T. T. Lei, M. Lellmann, T. Lenz, C. Li, C. H. Li, C. K. Li, Chunkai Li, Cong Li, D. M. Li, F. Li, G. Li, H. B. Li, H. J. Li, H. L. Li, H. N. Li, H. P. Li, Hui Li, J. N. Li, J. S. Li, J. W. Li, K. Li, K. L. Li, L. J. Li, L. K. Li, Lei Li, M. H. Li, M. R. Li, M. T. Li, P. L. Li, P. R. Li, Q. M. Li, Q. X. Li, R. Li, S. Li, S. X. Li, S. Y. Li, Shanshan Li, T. Li, T. Y. Li, W. D. Li, W. G. Li, X. Li, X. H. Li, X. K. Li, X. L. Li, X. Y. Li, X. Z. Li, Y. Li, Y. B. Li, Y. C. Li, Y. G. Li, Y. P. Li, Z. H. Li, Z. J. Li, Z. L. Li, Z. X. Li, Z. Y. Li, C. Liang, H. Liang, Y. F. Liang, Y. T. Liang, Z. Z. Liang, G. R. Liao, L. B. Liao, M. H. Liao, Y. P. Liao, J. Libby, A. Limphirat, C. C. Lin, C. X. Lin, D. X. Lin, T. Lin, B. J. Liu, B. X. Liu, C. Liu, C. X. Liu, F. Liu, F. H. Liu, Feng Liu, G. M. Liu, H. Liu, H. B. Liu, H. M. Liu, Huihui Liu, J. B. Liu, J. J. Liu, K. Liu, K. Y. Liu, Ke Liu, Kun Liu, L. Liu, L. C. Liu, Lu Liu, M. H. Liu, P. L. Liu, Q. Liu, S. B. Liu, T. Liu, W. M. Liu, W. T. Liu, X. Liu, X. K. Liu, X. L. Liu, X. P. Liu, X. T. Liu, X. Y. Liu, Y. Liu, Y. B. Liu, Yi Liu, Z. A. Liu, Z. D. Liu, Z. L. Liu, Z. Q. Liu, Z. X. Liu, Z. Y. Liu, X. C. Lou, H. J. Lu, J. G. Lu, X. L. Lu, Y. Lu, Y. H. Lu, Y. P. Lu, Z. H. Lu, C. L. Luo, J. R. Luo, J. S. Luo, M. X. Luo, T. Luo, X. L. Luo, Z. Y. Lv, X. R. Lyu, Y. F. Lyu, Y. H. Lyu, F. C. Ma, H. L. Ma, Heng Ma, J. L. Ma, L. L. Ma, L. R. Ma, Q. M. Ma, R. Q. Ma, R. Y. Ma, T. Ma, X. T. Ma, X. Y. Ma, Y. M. Ma, F. E. Maas, I. MacKay, M. Maggiora, S. Maity, S. Malde, Q. A. Malik, H. X. Mao, Y. J. Mao, Z. P. Mao, S. Marcello, A. Marshall, F. M. Melendi, Y. H. Meng, Z. X. Meng, G. Mezzadri, H. Miao, T. J. Min, R. E. Mitchell, X. H. Mo, B. Moses, N. Yu. Muchnoi, J. Muskalla, Y. Nefedov, F. Nerling, H. Neuwirth, Z. Ning, S. Nisar, Q. L. Niu, W. D. Niu, Y. Niu, C. Normand, S. L. Olsen, Q. Ouyang, I. V. Ovtin, S. Pacetti, Y. Pan, A. Pathak, Y. P. Pei, M. Pelizaeus, G. L. Peng, H. P. Peng, X. J. Peng, Y. Y. Peng, K. Peters, K. Petridis, J. L. Ping, R. G. Ping, S. Plura, V. Prasad, L. Pöpping, F. Z. Qi, H. R. Qi, M. Qi, S. Qian, W. B. Qian, C. F. Qiao, J. H. Qiao, J. J. Qin, J. L. Qin, L. Q. Qin, L. Y. Qin, P. B. Qin, X. P. Qin, X. S. Qin, Z. H. Qin, J. F. Qiu, Z. H. Qu, J. Rademacker, K. Ravindran, C. F. Redmer, A. Rivetti, M. Rolo, G. Rong, S. S. Rong, F. Rosini, Ch. Rosner, M. Q. Ruan, N. Salone, A. Sarantsev, Y. Schelhaas, M. Schernau, K. Schoenning, M. Scodeggio, W. Shan, X. Y. Shan, Z. J. Shang, J. F. Shangguan, L. G. Shao, M. Shao, C. P. Shen, H. F. Shen, W. H. Shen, X. Y. Shen, B. A. Shi, Ch. Y. Shi, H. Shi, J. L. Shi, J. Y. Shi, M. H. Shi, S. Y. Shi, X. Shi, H. L. Song, J. J. Song, M. H. Song, T. Z. Song, W. M. Song, Y. X. Song, Zirong Song, S. Sosio, S. Spataro, S. Stansilaus, F. Stieler, M. Stolte, S. S Su, G. B. Sun, G. X. Sun, H. Sun, H. K. Sun, J. F. Sun, K. Sun, L. Sun, R. Sun, S. S. Sun, T. Sun, W. Y. Sun, Y. C. Sun, Y. H. Sun, Y. J. Sun, Y. Z. Sun, Z. Q. Sun, Z. T. Sun, H. Tabaharizato, C. J. Tang, G. Y. Tang, J. Tang, J. J. Tang, L. F. Tang, Y. A. Tang, Z. H. Tang, L. Y. Tao, M. Tat, J. X. Teng, J. Y. Tian, W. H. Tian, Y. Tian, Z. F. Tian, K. Yu. Todyshev, I. Uman, E. van der Smagt, B. Wang, Bin Wang, Bo Wang, C. Wang, Chao Wang, Cong Wang, D. Y. Wang, F. K. Wang, H. J. Wang, H. R. Wang, J. Wang, J. J. Wang, J. P. Wang, K. Wang, L. L. Wang, L. W. Wang, M. Wang, Mi Wang, N. Y. Wang, P. Wang, S. Wang, Shun Wang, T. Wang, W. Wang, W. P. Wang, X. F. Wang, X. L. Wang, X. N. Wang, Xin Wang, Y. Wang, Y. D. Wang, Y. F. Wang, Y. H. Wang, Y. J. Wang, Y. L. Wang, Y. N. Wang, Yanning Wang, Yaqian Wang, Yi Wang, Yuan Wang, Z. Wang, Z. L. Wang, Z. Q. Wang, Z. Y. Wang, Zhi Wang, Ziyi Wang, D. Wei, D. H. Wei, D. J. Wei, H. R. Wei, F. Weidner, H. R. Wen, S. P. Wen, U. Wiedner, G. Wilkinson, M. Wolke, J. F. Wu, L. H. Wu, L. J. Wu, Lianjie Wu, S. G. Wu, S. M. Wu, X. W. Wu, Z. Wu, H. L. Xia, L. Xia, B. H. Xiang, D. Xiao, G. Y. Xiao, H. Xiao, Y. L. Xiao, Z. J. Xiao, C. Xie, K. J. Xie, Y. Xie, Y. G. Xie, Y. H. Xie, Z. P. Xie, T. Y. Xing, D. B. Xiong, G. F. Xu, H. Y. Xu, Q. J. Xu, Q. N. Xu, T. D. Xu, X. P. Xu, Y. Xu, Y. C. Xu, Z. S. Xu, F. Yan, L. Yan, W. B. Yan, W. C. Yan, W. H. Yan, W. P. Yan, X. Q. Yan, Y. Y. Yan, H. J. Yang, H. L. Yang, H. X. Yang, J. H. Yang, R. J. Yang, X. Y. Yang, Y. Yang, Y. G. Yang, Y. H. Yang, Y. M. Yang, Y. Q. Yang, Y. Z. Yang, Youhua Yang, Z. Y. Yang, W. J. Yao, Z. P. Yao, M. Ye, M. H. Ye, Z. J. Ye, K. Yi, Junhao Yin, Z. Y. You, B. X. Yu, C. X. Yu, G. Yu, J. S. Yu, L. W. Yu, T. Yu, X. D. Yu, Y. C. Yu, Yongchao Yu, C. Z. Yuan, H. Yuan, J. Yuan, Jie Yuan, L. Yuan, M. K. Yuan, S. H. Yuan, Y. Yuan, C. X. Yue, Ying Yue, A. A. Zafar, F. R. Zeng, S. H. Zeng, X. Zeng, Y. J. Zeng, Yujie Zeng, Y. C. Zhai, Y. H. Zhan, B. L. Zhang, B. X. Zhang, D. H. Zhang, G. Y. Zhang, Gengyuan Zhang, H. Zhang, H. C. Zhang, H. H. Zhang, H. Q. Zhang, H. R. Zhang, H. Y. Zhang, Han Zhang, J. Zhang, J. J. Zhang, J. L. Zhang, J. Q. Zhang, J. S. Zhang, J. W. Zhang, J. X. Zhang, J. Y. Zhang, J. Z. Zhang, Jianyu Zhang, Jin Zhang, Jiyuan Zhang, L. M. Zhang, Lei Zhang, N. Zhang, P. Zhang, Q. Zhang, Q. Y. Zhang, Q. Z. Zhang, R. Y. Zhang, S. H. Zhang, S. N. Zhang, Shulei Zhang, X. M. Zhang, X. Y. Zhang, Y. T. Zhang, Y. H. Zhang, Y. P. Zhang, Yao Zhang, Yu Zhang, Yu Zhang, Z. Zhang, Z. D. Zhang, Z. H. Zhang, Z. L. Zhang, Z. X. Zhang, Z. Y. Zhang, Zh. Zh. Zhang, Zhilong Zhang, Ziyang Zhang, Ziyu Zhang, G. Zhao, J. -P. Zhao, J. Y. Zhao, J. Z. Zhao, L. Zhao, Lei Zhao, M. G. Zhao, R. P. Zhao, S. J. Zhao, Y. B. Zhao, Y. L. Zhao, Y. P. Zhao, Y. X. Zhao, Z. G. Zhao, A. Zhemchugov, B. Zheng, B. M. Zheng, J. P. Zheng, W. J. Zheng, W. Q. Zheng, X. R. Zheng, Y. H. Zheng, B. Zhong, C. Zhong, X. Zhong, H. Zhou, J. Q. Zhou, S. Zhou, X. Zhou, X. K. Zhou, X. R. Zhou, X. Y. Zhou, Y. X. Zhou, Y. Z. Zhou, A. N. Zhu, J. Zhu, K. Zhu, K. J. Zhu, K. S. Zhu, L. X. Zhu, Lin Zhu, S. H. Zhu, T. J. Zhu, W. D. Zhu, W. J. Zhu, W. Z. Zhu, Y. C. Zhu, Z. A. Zhu, X. Y. Zhuang, M. Zhuge, J. H. Zou, J. Zu

Pubblicato 2026-08-24

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CC BY 4.0

Autori originali: BESIII Collaboration, M. Ablikim, M. N. Achasov, P. Adlarson, X. C. Ai, C. S. Akondi, R. Aliberti, A. Amoroso, Q. An, Y. H. An, Y. Bai, O. Bakina, H. R. Bao, X. L. Bao, M. Barbagiovanni, V. Batozskaya, K. Begzsuren, N. Berger, M. Berlowski, M. B. Bertani, D. Bettoni, F. Bianchi, E. Bianco, A. Bortone, I. Boyko, R. A. Briere, A. Brueggemann, D. Cabiati, H. Cai, M. H. Cai, X. Cai, A. Calcaterra, G. F. Cao, N. Cao, S. A. Cetin, X. Y. Chai, J. F. Chang, T. T. Chang, G. R. Che, Y. Z. Che, C. H. Chen, Chao Chen, G. Chen, H. S. Chen, H. Y. Chen, M. L. Chen, S. J. Chen, S. M. Chen, T. Chen, W. Chen, X. R. Chen, X. T. Chen, X. Y. Chen, Y. B. Chen, Y. Q. Chen, Z. K. Chen, J. Cheng, L. N. Cheng, S. K. Choi, X. Chu, G. Cibinetto, F. Cossio, J. Cottee-Meldrum, H. L. Dai, J. P. Dai, X. C. Dai, A. Dbeyssi, R. E. de Boer, D. Dedovich, C. Q. Deng, Z. Y. Deng, A. Denig, I. Denisenko, M. Destefanis, F. De Mori, E. Di Fiore, X. X. Ding, Y. Ding, Y. X. Ding, Yi. Ding, J. Dong, L. Y. Dong, M. Y. Dong, X. Dong, Z. J. Dong, M. C. Du, S. X. Du, Shaoxu Du, X. L. Du, Y. Q. Du, Y. Y. Duan, Z. H. Duan, P. Egorov, G. F. Fan, J. J. Fan, Y. H. Fan, J. Fang, Jin Fang, S. S. Fang, W. X. Fang, Y. Q. Fang, L. Fava, F. Feldbauer, G. Felici, C. Q. Feng, J. H. Feng, L. Feng, Q. X. Feng, Y. T. Feng, M. Fritsch, C. D. Fu, J. L. Fu, Y. W. Fu, H. Gao, Xu Gao, Y. Gao, Y. N. Gao, Y. Y. Gao, Yunong Gao, Z. Gao, S. Garbolino, I. Garzia, L. Ge, P. T. Ge, Z. W. Ge, C. Geng, E. M. Gersabeck, A. Gilman, K. Goetzen, J. Gollub, J. B. Gong, J. D. Gong, L. Gong, W. X. Gong, W. Gradl, S. Gramigna, M. Greco, M. D. Gu, M. H. Gu, C. Y. Guan, A. Q. Guo, H. Guo, J. N. Guo, L. B. Guo, M. J. Guo, R. P. Guo, X. Guo, Y. P. Guo, Z. Guo, A. Guskov, J. Gutierrez, J. Y. Han, T. T. Han, X. Han, F. Hanisch, K. D. Hao, X. Q. Hao, F. A. Harris, C. Z. He, K. K. He, K. L. He, F. H. Heinsius, C. H. Heinz, Y. K. Heng, C. Herold, P. C. Hong, G. Y. Hou, X. T. Hou, Y. R. Hou, Z. L. Hou, H. M. Hu, J. F. Hu, Q. P. Hu, S. L. Hu, T. Hu, Y. Hu, Y. X. Hu, Z. M. Hu, G. S. Huang, K. X. Huang, L. Q. Huang, P. Huang, X. T. Huang, Y. P. Huang, Y. S. Huang, T. Hussain, N. Hüsken, N. in der Wiesche, J. Jackson, Q. Ji, Q. P. Ji, W. Ji, X. B. Ji, X. L. Ji, Y. Y. Ji, L. K. Jia, X. Q. Jia, D. Jiang, H. B. Jiang, S. J. Jiang, X. S. Jiang, Y. Jiang, J. B. Jiao, J. K. Jiao, Z. Jiao, L. C. L. Jin, S. Jin, Y. Jin, M. Q. Jing, X. M. Jing, T. Johansson, S. Kabana, X. L. Kang, X. S. Kang, B. C. Ke, V. Khachatryan, A. Khoukaz, O. B. Kolcu, B. Kopf, L. Kröger, L. Krümmel, Y. Y. Kuang, M. Kuessner, X. Kui, N. Kumar, A. Kupsc, W. Kühn, Q. Lan, W. N. Lan, T. T. Lei, M. Lellmann, T. Lenz, C. Li, C. H. Li, C. K. Li, Chunkai Li, Cong Li, D. M. Li, F. Li, G. Li, H. B. Li, H. J. Li, H. L. Li, H. N. Li, H. P. Li, Hui Li, J. N. Li, J. S. Li, J. W. Li, K. Li, K. L. Li, L. J. Li, L. K. Li, Lei Li, M. H. Li, M. R. Li, M. T. Li, P. L. Li, P. R. Li, Q. M. Li, Q. X. Li, R. Li, S. Li, S. X. Li, S. Y. Li, Shanshan Li, T. Li, T. Y. Li, W. D. Li, W. G. Li, X. Li, X. H. Li, X. K. Li, X. L. Li, X. Y. Li, X. Z. Li, Y. Li, Y. B. Li, Y. C. Li, Y. G. Li, Y. P. Li, Z. H. Li, Z. J. Li, Z. L. Li, Z. X. Li, Z. Y. Li, C. Liang, H. Liang, Y. F. Liang, Y. T. Liang, Z. Z. Liang, G. R. Liao, L. B. Liao, M. H. Liao, Y. P. Liao, J. Libby, A. Limphirat, C. C. Lin, C. X. Lin, D. X. Lin, T. Lin, B. J. Liu, B. X. Liu, C. Liu, C. X. Liu, F. Liu, F. H. Liu, Feng Liu, G. M. Liu, H. Liu, H. B. Liu, H. M. Liu, Huihui Liu, J. B. Liu, J. J. Liu, K. Liu, K. Y. Liu, Ke Liu, Kun Liu, L. Liu, L. C. Liu, Lu Liu, M. H. Liu, P. L. Liu, Q. Liu, S. B. Liu, T. Liu, W. M. Liu, W. T. Liu, X. Liu, X. K. Liu, X. L. Liu, X. P. Liu, X. T. Liu, X. Y. Liu, Y. Liu, Y. B. Liu, Yi Liu, Z. A. Liu, Z. D. Liu, Z. L. Liu, Z. Q. Liu, Z. X. Liu, Z. Y. Liu, X. C. Lou, H. J. Lu, J. G. Lu, X. L. Lu, Y. Lu, Y. H. Lu, Y. P. Lu, Z. H. Lu, C. L. Luo, J. R. Luo, J. S. Luo, M. X. Luo, T. Luo, X. L. Luo, Z. Y. Lv, X. R. Lyu, Y. F. Lyu, Y. H. Lyu, F. C. Ma, H. L. Ma, Heng Ma, J. L. Ma, L. L. Ma, L. R. Ma, Q. M. Ma, R. Q. Ma, R. Y. Ma, T. Ma, X. T. Ma, X. Y. Ma, Y. M. Ma, F. E. Maas, I. MacKay, M. Maggiora, S. Maity, S. Malde, Q. A. Malik, H. X. Mao, Y. J. Mao, Z. P. Mao, S. Marcello, A. Marshall, F. M. Melendi, Y. H. Meng, Z. X. Meng, G. Mezzadri, H. Miao, T. J. Min, R. E. Mitchell, X. H. Mo, B. Moses, N. Yu. Muchnoi, J. Muskalla, Y. Nefedov, F. Nerling, H. Neuwirth, Z. Ning, S. Nisar, Q. L. Niu, W. D. Niu, Y. Niu, C. Normand, S. L. Olsen, Q. Ouyang, I. V. Ovtin, S. Pacetti, Y. Pan, A. Pathak, Y. P. Pei, M. Pelizaeus, G. L. Peng, H. P. Peng, X. J. Peng, Y. Y. Peng, K. Peters, K. Petridis, J. L. Ping, R. G. Ping, S. Plura, V. Prasad, L. Pöpping, F. Z. Qi, H. R. Qi, M. Qi, S. Qian, W. B. Qian, C. F. Qiao, J. H. Qiao, J. J. Qin, J. L. Qin, L. Q. Qin, L. Y. Qin, P. B. Qin, X. P. Qin, X. S. Qin, Z. H. Qin, J. F. Qiu, Z. H. Qu, J. Rademacker, K. Ravindran, C. F. Redmer, A. Rivetti, M. Rolo, G. Rong, S. S. Rong, F. Rosini, Ch. Rosner, M. Q. Ruan, N. Salone, A. Sarantsev, Y. Schelhaas, M. Schernau, K. Schoenning, M. Scodeggio, W. Shan, X. Y. Shan, Z. J. Shang, J. F. Shangguan, L. G. Shao, M. Shao, C. P. Shen, H. F. Shen, W. H. Shen, X. Y. Shen, B. A. Shi, Ch. Y. Shi, H. Shi, J. L. Shi, J. Y. Shi, M. H. Shi, S. Y. Shi, X. Shi, H. L. Song, J. J. Song, M. H. Song, T. Z. Song, W. M. Song, Y. X. Song, Zirong Song, S. Sosio, S. Spataro, S. Stansilaus, F. Stieler, M. Stolte, S. S Su, G. B. Sun, G. X. Sun, H. Sun, H. K. Sun, J. F. Sun, K. Sun, L. Sun, R. Sun, S. S. Sun, T. Sun, W. Y. Sun, Y. C. Sun, Y. H. Sun, Y. J. Sun, Y. Z. Sun, Z. Q. Sun, Z. T. Sun, H. Tabaharizato, C. J. Tang, G. Y. Tang, J. Tang, J. J. Tang, L. F. Tang, Y. A. Tang, Z. H. Tang, L. Y. Tao, M. Tat, J. X. Teng, J. Y. Tian, W. H. Tian, Y. Tian, Z. F. Tian, K. Yu. Todyshev, I. Uman, E. van der Smagt, B. Wang, Bin Wang, Bo Wang, C. Wang, Chao Wang, Cong Wang, D. Y. Wang, F. K. Wang, H. J. Wang, H. R. Wang, J. Wang, J. J. Wang, J. P. Wang, K. Wang, L. L. Wang, L. W. Wang, M. Wang, Mi Wang, N. Y. Wang, P. Wang, S. Wang, Shun Wang, T. Wang, W. Wang, W. P. Wang, X. F. Wang, X. L. Wang, X. N. Wang, Xin Wang, Y. Wang, Y. D. Wang, Y. F. Wang, Y. H. Wang, Y. J. Wang, Y. L. Wang, Y. N. Wang, Yanning Wang, Yaqian Wang, Yi Wang, Yuan Wang, Z. Wang, Z. L. Wang, Z. Q. Wang, Z. Y. Wang, Zhi Wang, Ziyi Wang, D. Wei, D. H. Wei, D. J. Wei, H. R. Wei, F. Weidner, H. R. Wen, S. P. Wen, U. Wiedner, G. Wilkinson, M. Wolke, J. F. Wu, L. H. Wu, L. J. Wu, Lianjie Wu, S. G. Wu, S. M. Wu, X. W. Wu, Z. Wu, H. L. Xia, L. Xia, B. H. Xiang, D. Xiao, G. Y. Xiao, H. Xiao, Y. L. Xiao, Z. J. Xiao, C. Xie, K. J. Xie, Y. Xie, Y. G. Xie, Y. H. Xie, Z. P. Xie, T. Y. Xing, D. B. Xiong, G. F. Xu, H. Y. Xu, Q. J. Xu, Q. N. Xu, T. D. Xu, X. P. Xu, Y. Xu, Y. C. Xu, Z. S. Xu, F. Yan, L. Yan, W. B. Yan, W. C. Yan, W. H. Yan, W. P. Yan, X. Q. Yan, Y. Y. Yan, H. J. Yang, H. L. Yang, H. X. Yang, J. H. Yang, R. J. Yang, X. Y. Yang, Y. Yang, Y. G. Yang, Y. H. Yang, Y. M. Yang, Y. Q. Yang, Y. Z. 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Zhang, Zh. Zh. Zhang, Zhilong Zhang, Ziyang Zhang, Ziyu Zhang, G. Zhao, J. -P. Zhao, J. Y. Zhao, J. Z. Zhao, L. Zhao, Lei Zhao, M. G. Zhao, R. P. Zhao, S. J. Zhao, Y. B. Zhao, Y. L. Zhao, Y. P. Zhao, Y. X. Zhao, Z. G. Zhao, A. Zhemchugov, B. Zheng, B. M. Zheng, J. P. Zheng, W. J. Zheng, W. Q. Zheng, X. R. Zheng, Y. H. Zheng, B. Zhong, C. Zhong, X. Zhong, H. Zhou, J. Q. Zhou, S. Zhou, X. Zhou, X. K. Zhou, X. R. Zhou, X. Y. Zhou, Y. X. Zhou, Y. Z. Zhou, A. N. Zhu, J. Zhu, K. Zhu, K. J. Zhu, K. S. Zhu, L. X. Zhu, Lin Zhu, S. H. Zhu, T. J. Zhu, W. D. Zhu, W. J. Zhu, W. Z. Zhu, Y. C. Zhu, Z. A. Zhu, X. Y. Zhuang, M. Zhuge, J. H. Zou, J. Zu

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Nel cuore profondo della materia, protoni e neutroni non sono sfere solide e indivisibili, ma sono invece costituiti da particelle più piccole e fondamentali chiamate quark. Questi quark sono legati insieme da una forza potente nota come interazione forte, che agisce come una colla invisibile che tiene unito il nucleo atomico. I fisici studiano questa forza creando particelle effimere e pesanti chiamate charmonia, composte da un quark charm e dal suo gemello antimateria, un anti-quark charm. Queste particelle sono come minuscoli e fugaci laboratori dove gli scienziati possono testare le regole della cromodinamica quantistica, la teoria che descrive come funziona la forza forte. Mentre alcune di queste particelle sono ben comprese, altre rimangono misteriose, in particolare quelle in uno stato chiamato "spin-singoletto", dove gli spin interni dei quark si annullano a vicenda. Comprendere come queste specifiche particelle decadono in altre forme di materia è fondamentale per verificare se le nostre attuali teorie dell'universo siano complete o se esistano regole nascoste che non abbiamo ancora scoperto.

Un team di ricercatori che utilizza il rivelatore BESIII al collisore BEPCII a Pechino ha guardato recentemente dentro uno di questi misteriosi decadimenti. Hanno analizzato una massiccia collezione di dati contenente oltre due miliardi di eventi di una particella specifica chiamata $\psi(3686)$ , che è un tipo di charmonium. Quando questa particella decade, spesso emette un lampo di luce, o fotone, e si trasforma in una particella charmonium più leggera. Gli scienziati cercavano un esito specifico: la trasformazione della $\psi(3686)$ in un fotone e in una particella chiamata $\eta_c(2S)$ , che poi si rompe immediatamente in un protone, un antiprotone e tre pioni (due carichi e uno neutro). Questo gruppo finale di particelle è complesso, e trovare l' $\eta_c(2S)$ nascosta al suo interno è come individuare un fiore specifico e raro in un giardino denso e caotico.

Dopo aver setacciato i dati con rigorosi metodi statistici, il team ha trovato l'evidenza che questo raro decadimento avviene effettivamente. Hanno osservato un segnale per il decadimento dell' $\eta_c(2S)$ in un protone, un antiprotone e tre pioni con un livello di certezza che gli scienziati chiamano 3,3 sigma. Nel mondo della fisica delle particelle, questa è una forte indicazione che l'evento è reale, sebbene rimanga appena al di sotto del più alto standard di prova richiesto per rivendicare una scoperta definitiva. I ricercatori hanno calcolato che la probabilità che questa specifica catena di eventi avvenga è di circa 3,4 su un miliardo. Questa misurazione fornisce il primo sguardo diretto su come l' $\eta_c(2S)$ si scompone in queste specifiche particelle, offrendo un nuovo tassello del puzzle per comprendere il comportamento di questi elusivi stati spin-singoletto.

Nello stesso studio, il team ha anche esaminato i decadimenti di tre particelle correlate note come famiglia $\chi_{cJ}$ . A differenza dell' $\eta_c(2S)$ , queste particelle erano già state viste in precedenza, ma i ricercatori sono stati in grado di misurare i loro tassi di decadimento nello stesso gruppo di particelle con una precisione molto maggiore rispetto al passato. Hanno scoperto che la particella $\chi_{c0}$ decade in un protone, un antiprotone e tre pioni circa 4,79 volte ogni mille decadimenti. La $\chi_{c1}$ lo fa circa 2,13 volte ogni mille, e la $\chi_{c2}$ circa 3,72 volte ogni mille. Questi numeri sono significativamente più accurati delle stime precedenti, riducendo il margine di errore di circa il 30-50 percento. Questa precisione migliorata aiuta i fisici a perfezionare i loro modelli di come queste particelle interagiscono e decadono.

Inoltre, il team ha esaminato un passaggio intermedio in questi decadimenti, dove le particelle formano brevemente una particella a vita breve chiamata mesone omega prima di rompersi ulteriormente. Hanno misurato i tassi con cui le particelle $\chi_{cJ}$ decadono in un protone, un antiprotone e questo mesone omega. I risultati hanno mostrato che la $\chi_{c0}$ produce questa combinazione circa 5,76 volte ogni diecimila decadimenti, la $\chi_{c1}$ circa 1,85 e la $\chi_{c2}$ circa 4,51 volte. Queste misurazioni si allineano strettamente con quanto precedentemente noto, ma con un intervallo di incertezza molto più ristretto. Confermando questi tassi e trovando la prima evidenza del decadimento dell' $\eta_c(2S)$ , lo studio arricchisce la conoscenza sperimentale di come si comportano le particelle charmonium al di sotto della soglia energetica in cui possono rompersi in particelle a charm aperto. Questo lavoro aiuta a testare le previsioni teoriche che governano la forza forte e porta gli scienziati un passo più vicini a una comprensione coerente del mondo subatomico.

Sintesi Tecnica: Evidenza per $\eta_c(2S) \to p\bar{p}\pi^+\pi^-\pi^0$ e Osservazione di $\chi_{cJ} \to p\bar{p}\pi^+\pi^-\pi^0$

Problema e Motivazione
Le proprietà degli stati di charmonium al di sotto della soglia del charm aperto, in particolare lo stato singoletto di spin $\eta_c(2S)$ e gli stati tripletto di spin $\chi_{cJ}$ ( $J=0,1,2$ ), rimangono incompletamente compresi. Sebbene il $\psi(3686)$ (la prima eccitazione radiale di $J/\psi$ ) sia ben misurato, l' $\eta_c(2S)$ soffre di proprietà scarsamente determinate, con larghezze parziali misurate che accountano per meno del 10% della sua larghezza totale. Investigare nuovi modi di decadimento per l' $\eta_c(2S)$ è cruciale per testare le previsioni della Cromodinamica Quantistica (QCD), specificamente la "regola del 12%" riguardante il rapporto tra le larghezze di decadimento tra i charmonia singoletto di spin e tripletto di spin. Inoltre, misurazioni precise dei decadimenti adronici come $\chi_{cJ} \to p\bar{p}\pi^+\pi^-\pi^0$ e $\chi_{cJ} \to p\bar{p}\omega$ sono input necessari per calcolare le sezioni d'urto di produzione del charmonium in collisioni $p\bar{p}$ . Prima di questo lavoro, il processo non risonante $\chi_{cJ} \to p\bar{p}\pi^+\pi^-\pi^0$ non era stato misurato.

Metodologia
L'analisi utilizza un campione di dati di $(2,712 \pm 0,014) \times 10^9$ eventi $\psi(3686)$ raccolti dal rivelatore BESIII al collisore BEPCII. Lo studio si concentra sulla transizione radiativa $\psi(3686) \to \gamma \eta_c(2S)/\chi_{cJ}$ , seguita dai decadimenti adronici $\eta_c(2S)/\chi_{cJ} \to p\bar{p}\pi^+\pi^-\pi^0$ e $\pi^0 \to \gamma\gamma$ .

Selezione degli Eventi: Gli eventi vengono selezionati richiedendo esattamente quattro tracce cariche (identificate come protoni/antiprotoni e pioni) e almeno tre candidati fotone. Vengono applicati fit cinematici: un fit a 1 vincolo per la ricostruzione del $\pi^0$ , un fit a 4 vincoli (4C) che impone il quattro-momento del $\psi(3686)$ allo stato finale, e un fit a 3 vincoli (3C) dove l'energia del fotone radiativo è non vincolata per sopprimere i background da radiazione di stato finale (FSR) e fotoni falsi.
Soppressione del Background: I background dominanti da $\psi(3686) \to \pi^+\pi^- J/\psi$ e $\pi^0\pi^0 J/\psi$ sono rigettati tramite veto sulla massa di ricorso e sulla massa invariante. I background legati agli iperoni ( $\Lambda, \Sigma$ ) sono soppressi verificando specifiche combinazioni di massa invariante. I background del continuo sono stimati utilizzando un dataset raccolto a $\sqrt{s} = 3,650$ GeV.
Estrazione del Segnale: Le rese del segnale sono estratte tramite un fit di massima verosimiglianza non binario (unbinned maximum likelihood fit) sullo spettro della massa invariante $p\bar{p}\pi^+\pi^-\pi^0$ ( $M_{3C}$ ). La forma del segnale è modellata da una funzione Breit-Wigner convoluta con una risoluzione Gaussiana, modificata da un termine $E_\gamma^3$ e un fattore di smorzamento. Per il processo intermedio $\chi_{cJ} \to p\bar{p}\omega$ , viene eseguito un fit di massima verosimiglianza non binario bidimensionale (2D) sulle distribuzioni di $M(p\bar{p}\pi^+\pi^-\pi^0)$ rispetto a $M(\pi^+\pi^-\pi^0)$ .
Incertezze Sistematiche: Le fonti includono l'efficienza di tracciamento, l'identificazione delle particelle (PID), la ricostruzione dei fotoni, le correzioni del fit cinematico, le variazioni del veto del background, i parametri di massa/larghezza, la parametrizzazione della curva di efficienza e i fattori di normalizzazione. Le discrepanze Data-MC nelle distribuzioni di momento sono affrontate tramite reweighting per i decadimenti $\chi_{cJ}$ , mentre una stima conservativa è applicata per l' $\eta_c(2S)$ utilizzando l' $\chi_{cJ}$ come campione di controllo.

Contributi Chiave e Risultati

Evidenza per $\eta_c(2S) \to p\bar{p}\pi^+\pi^-\pi^0$ : Il documento riporta la prima evidenza per questo modo di decadimento con una significatività del segnale di $3,3\sigma$ (significatività statistica dal fit è $4,1\sigma$ , ridotta a $3,3\sigma$ dopo le variazioni sistematiche). Il prodotto delle frazioni di branching è determinato come:
$B[\psi(3686) \to \gamma \eta_c(2S)] \times B[\eta_c(2S) \to p\bar{p}\pi^+\pi^-\pi^0] = (3,4 \pm 0,5 \pm 0,8) \times 10^{-6}$
dove la prima incertezza è statistica e la seconda è sistematica.
Osservazione di $\chi_{cJ} \to p\bar{p}\pi^+\pi^-\pi^0$ : I decadimenti adronici per tutti e tre gli stati $\chi_{cJ}$ sono osservati e le loro frazioni di branching sono misurate per la prima volta:
- $B(\chi_{c0} \to p\bar{p}\pi^+\pi^-\pi^0) = (4,79 \pm 0,01 \pm 0,40) \times 10^{-3}$
- $B(\chi_{c1} \to p\bar{p}\pi^+\pi^-\pi^0) = (2,13 \pm 0,01 \pm 0,17) \times 10^{-3}$
- $B(\chi_{c2} \to p\bar{p}\pi^+\pi^-\pi^0) = (3,72 \pm 0,01 \pm 0,29) \times 10^{-3}$
Misurazioni Migliorate di $\chi_{cJ} \to p\bar{p}\omega$ : Le frazioni di branching per il processo intermedio $\chi_{cJ} \to p\bar{p}\omega$ (con $\omega \to \pi^+\pi^-\pi^0$ ) sono aggiornate con una precisione significativamente migliorata (miglioramento del 30%–50% rispetto alle medie mondiali):
- $B(\chi_{c0} \to p\bar{p}\omega) = (5,76 \pm 0,01 \pm 0,42) \times 10^{-4}$
- $B(\chi_{c1} \to p\bar{p}\omega) = (1,85 \pm 0,01 \pm 0,13) \times 10^{-4}$
- $B(\chi_{c2} \to p\bar{p}\omega) = (4,51 \pm 0,01 \pm 0,33) \times 10^{-4}$
  I risultati per $\chi_{c0}$ e $\chi_{c1}$ sono coerenti con le medie mondiali entro una deviazione standard, mentre $\chi_{c2}$ concorda entro due deviazioni standard.

Significatività
Gli autori affermano che queste misurazioni arricchiscono la conoscenza sperimentale dei decadimenti adronici di $\eta_c(2S)$ e $\chi_{cJ}$ . Nello specifico, l'osservazione di $\eta_c(2S) \to p\bar{p}\pi^+\pi^-\pi^0$ fornisce una visione diretta dei suoi meccanismi di decadimento, contribuendo a una comprensione più coerente dello spettro di charmonium al di sotto della soglia del charm aperto. Inoltre, questi risultati offrono dati sperimentali preziosi per testare le previsioni teoriche riguardanti la "regola del 12%" per i decadimenti di $\eta_c(1S)$ e $\eta_c(2S)$ . Le frazioni di branching aggiornate per i decadimenti $\chi_{cJ}$ fungono da input chiave per il calcolo delle sezioni d'urto di produzione del charmonium negli esperimenti $p\bar{p}$ .

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