Observation of the hindered electromagnetic Dalitz decay $\psi(3686) \to e^+ e^- \eta_c$

/ Authors

B. C. M. Ablikim, M. Achasov, P. Adlarson, M. Albrecht, R. Aliberti, A. Amoroso, M. An, Q. An, X. Bai, Y. Bai

and 490 more authors

O. Bakina, R. Ferroli, I. Balossino, Y. Ban, V. Batozskaya, D. Becker, K. Begzsuren, N. Berger, M. Bertani, D. Bettoni, F. Bianchi, J. Bloms, A. Bortone, I. Boyko, R. Briere, A. Brueggemann, H. Cai, X. Cai, A. Calcaterra, G. Cao, N. Cao, S. Çetin, J. Chang, W. Chang, G. Chelkov, C. Chen, Chao Chen, G. Chen, Huifen. Chen, M. Chen, S. Chen, S. Chen, T. Chen, X. Chen, X. Chen, Y. Chen, Z. Chen, W. Cheng, S. Choi, X. Chu, G. Cibinetto, F. Cossio, J. Cui, H. Dai, J. Dai, A. Dbeyssi, R. Boer, D. Dedovich, Z. Deng, A. Denig, I. Denysenko, M. Destefanis, F. Mori, Y. Ding, J. Dong, L. Dong, M. Dong, X. Dong, S. Du, P. Egorov, Y. Fan, J. Fang, S. Fang, W. Fang, Y. Fang, R. Farinelli, L. Fava, F. Feldbauer, G. Felici, C. Feng, J. Feng, K. Fischer, M. Fritsch, C. Fritzsch, C. Fu, H. Gao, Y. Gao, Yan‐Yan Gao, S. Garbolino, I. Garzia, P. Ge, Z. Ge, C. Geng, E. Gersabeck, A. Gilman, K. Goetzen, L. Gong, W. Gong, W. Gradl, M. Greco, L. Gu, M. Gu, Y. Gu, C. Guan, A. Guo, L. Guo, R. Guo, Y. Guo, A. Guskov, T. Han, W. Han, X. Hao, F. Harris, K. He, K. He, F. Heinsius, C. H. Heinz, Y. Heng, C. Herold, M. Himmelreich, G. Hou, Y. Hou, Z. Hou, H. Hu, J. Hu, T. Hu, Y. Hu, G. Huang, K. Huang, L. Huang, X. Huang, Y. Huang, Z. Huang, T. Hussain, N. Husken, W. Imoehl, M. Irshad, J. Jackson, S. Jaeger, S. Janchiv, E. Jang, J. Jeong, Q. Ji, Q. Ji, X. Ji, X. Ji, Y. Ji, Z. Jia, H. Jiang, S. Jiang, X. Jiang, Y. Jiang, J. Jiao, Z. Jiao, S. Jin, Y. Jin, M. Jing, T. Johansson, N. Kalantar-Nayestanaki, X. Kang, R. Kappert, M. Kavatsyuk, B. Ke, I. Keshk, A. Khoukaz, R. Kiuchi, R. Kliemt, L. Koch, O. B. Kolcu, B. Kopf, M. Kuemmel, M. Kuessner, A. Kupsc, W. Kuhn, J. J. Lane, J. Lange, P. Larin, A. Lavania, L. Lavezzi, T. Lei, Z. Lei, H. Leithoff, M. Lellmann, T. Lenz, C. Li, C. Li, Cheng Li, D. Li, F. Li, G. Li, H. Li, H. Li, H. Li, H. Li, J. Li, J. Li, J. Li, Kenneth K. Li, L. Li, L. Li, Lei Li, M. Li, P. Li, S. Li, S. Li, T. Li, W. Li, W. Li, X. Li, X. Li, Xiaoyu Li, Y. Li, Z. X. Li, Z. Li, H. Liang, Y. Liang, Y. Liang, G. Liao, L. Liao, J. Libby, A. Limphirat, D. Lin, T. Lin, B. Liu, C. Liu, D. Liu, F. Liu, F. Liu, Feng. Liu, G. Liu, H. Liu, H. Liu, H. Liu, Huanhuan Liu, Huihui Liu, J. Liu, J. Liu, J. Liu, Li-Yu Daisy Liu, Li-Yu Daisy Liu, Li-Yu Daisy Liu, Li-Yu Daisy Liu, Lusheng Liu, M. Liu, Li-Yu Daisy Liu, Q. Liu, S. Liu, T. Liu, W. Liu, W. Liu, X. Liu, Y. Liu, Y. Liu, Z. Liu, Z. Liu, X. Lou, F. Lu, H. Lu, J. Lu, X. Lu, Y. Lu, Y. Lu, Z. Lu, C. L. Luo, M. Luo, T. Luo, X. Luo, X. Lyu, Y. Lyu, F. Ma, H. Ma, Li Ma, M. Ma, Q. Ma, R. Ma, R. Ma, X. Ma, Y. Ma, F. Maas, M. Maggiora, S. Maldaner, S. Malde, Q. A. Malik, A. Mangoni, Y. Mao, Z. Mao, S. Marcello, Z. Meng, J. Messchendorp, G. Mezzadri, H. Miao, T. Min, R. Mitchell, X. Mo, N. Muchnoi, Y. Nefedov, F. Nerling, I. Nikolaev, Z. Ning, S. Nisar, Y. Niu, S. L. Olsen, Q. Ouyang, S. Pacetti, X. Pan, Y. Pan, A. Pathak, Y. Pei, M. Pelizaeus, H. Peng, K. Peters, J. Ping, R. Ping, S. Plura, S. Pogodin, V. Prasad, F. Qi, H. Qi, H. Qi, M. Qi, T. Qi, S. Qian, W. B. Qian, Z. Qian, C. Qiao, J. Qin, L. Qin, X. Qin, X. Qin, Z. Qin, J. Qiu, S. Qu, K. H. Rashid, C. Redmer, K. Ren, A. Rivetti, V. Rodin, M. Rolo, G. Rong, C. Rosner, S. Ruan, A. Sarantsev, Y. Schelhaas, C. Schnier, K. Schoenning, M. Scodeggio, K. Shan, W. Shan, X. Shan, J. Shangguan, L. Shao, M. Shao, C. Shen, H. Shen, X. Shen, B. Shi, H. Shi, J. Shi, Q. Shi, R. Shi, X. Shi, X. Shi, J. Song, W. Song, Y. Song, S. Sosio, S. Spataro, F. Stieler, K. Su, P. Su, Y. Su, G. Sun, H. Sun, H. Sun, J. Sun, L. Sun, S. Sun, T. Sun, W. Sun, X. Sun, Y. Sun, Y. Sun, Z. Sun, Y. Tan, Y. Tan, C. Tang, G. Tang, J. Tang, L. Tao, Q. Tao, M. Tat, J. Teng, V. Thorén, W. Tian, Y. Tian, I. Uman, B. Wang, B. Wang, C. Wang, D. Wang, F. Wang, H. Wang, H. Wang, K. Wang, L. Wang, M. Wang, M. Wang, Meng Wang, S. Wang, T. Wang, T. Wang, W. Wang, W. Wang, W. Wang, X. Wang, X. Wang, X. L. Wang, Yu Wang, Y. Wang, Y. F. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Yaqian Wang, Z. Wang, Z. Wang, Ziyi Wang, D. Wei, F. Weidner, S. Wen, D. White, U. Wiedner, G. Wilkinson, M. Wolke, L. Wollenberg, J. Wu, L. Wu, L. Wu, X. Wu, X. Wu, Y. Wu, Y. Wu, Z. Wu, L. Xia, T. Xiang, D. Xiao, G. Xiao, H. Xiao, S. Xiao, Y. Xiao, Z. Xiao, C. Xie, X. Xie, Y. Xie, Y. Xie, Y. Xie, Z. Xie, T. Xing, C. Xu, C. Xu, G. Xu, H. Xu, Q. Xu, X. Xu, Y. Xu, Z. Xu, F. Yan, L. Yan, W. Yan, W. Yan, H. Yang, H. Yang, Hang Yang, L. Yang, S. Yang, T. Yang, Y. Yang, Y. Yang, Yifan Yang, M. Ye, M. Ye, J. Yin, Z. You, B. Yu, C. Yu, G. Yu, T. Yu, X. Yu, C. Yuan, Lijuan Yuan, S. Yuan, X. Yuan, Y. Yuan, Z. Yuan, C. Yue, A. Zafar, F. Zeng, X. Zeng, Y. Zeng, Y. Zhan, A. Zhang

/ Abstract

Using a data sample of $(448.1 \pm 2.9)\times10^6 ~\psi(3686)$ decays collected at an $e^+ e^-$ center-of-mass energy of $3.686~\rm{GeV}$ by the BESIII detector at BEPCII, we report an observation of the hindered electromagnetic Dalitz decay $\psi(3686) \to e^+ e^- \eta_c$ with a significance of $7.9\sigma$. The branching fraction is determined to be $\mathcal{B} (\psi(3686) \to e^+ e^- \eta_c) = (3.77 \pm 0.40_{\rm stat.} \pm 0.18_{\rm syst.})\times 10^{-5}$, agreeing well with the prediction of the vector meson dominance model. This is the first measurement of the electromagnetic Dalitz transition between the $\psi(3686)$ and the $\eta_c$, which provides new insight into the electromagnetic properties of this decay, and offers new opportunities to measure the absolute branching fractions of $\eta_c$ decays.

DOI: 10.1103/PhysRevD.106.112002