First measurement of the absolute branching fractions of $\Sigma^+$ nonleptonic decays and test of the $\Delta I = 1/2$ rule

/ Authors

B. C. M. Ablikim, M. N. Achasov, P. Adlarson, X. Ai, R. Aliberti, A. Amoroso, Q. An, Y. Bai, O. Bakina, Y. Ban

and 490 more authors

H. Bao, X. Bao, V. Batozskaya, K. Begzsuren, N. Berger, M. Berlowski, M. Bertani, D. Bettoni, F. Bianchi, E. Bianco, A. Bortone, I. Boyko, R. A. Briere, A. Brueggemann, H. Cai, M. Cai, X. Cai, A. Calcaterra, G. Cao, N. Cao, S. Cetin, X. Chai, J. Chang, T. Chang, G. Che, Y. Che, C. Chen, Chao Chen, G. Chen, H. S. Chen, H. Chen, M. Chen, S. Chen, S. Chen, T. Chen, W. Chen, X. R. Chen, X. Chen, X. Y. Chen, Y. Chen, Y. Chen, Z. Chen, J. Cheng, L. Cheng, S. Choi, X. Chu, G. Cibinetto, F. Cossio, J. Cottee-Meldrum, H. Dai, J. Dai, X. Dai, A. Dbeyssi, R. Boer, D. Dedovich, C. Deng, Z. Deng, A. Denig, I. Denisenko, M. Destefanis, F. DeMori, X. Ding, Y. Ding, Y. Ding, J. Dong, L. Dong, M. Dong, X. Dong, M. Du, S. Du, X. Du, Y. Duan, Z. Duan, P. Egorov, G. Fan, J. Fan, Y. Fan, J. Fang, S. Fang, W. Fang, Y. Fang, L. Fava, F. Feldbauer, G. Felici, C. Feng, Jianfeng Feng, L. Feng, Q. Feng, Y. Feng, M. Fritsch, C. Fu, J. Fu, Y. Fu, H. Gao, Y. Gao, Y. Gao, Y. Gao, Z. Gao, S. Garbolino, I. Garzia, L. Ge, P. Ge, Z. Ge, C. Geng, E. Gersabeck, A. Gilman, K. Goetzen, J. Gollub, J. Gong, L. Gong, W. Gong, W. Gradl, S. Gramigna, M. Greco, M. Gu, M. H. Gu, C. Guan, A. Guo, J. Guo, L. Guo, M. Guo, R. Guo, X. Guo, Y. Guo, A. Guskov, J. Gutierrez, T. Han, F. Hanisch, K. Hao, X. Hao, F. Harris, C. Z. He, K. He, F. H. Heinsius, C. Heinz, Y. Heng, C. Herold, P. Hong, G. Hou, X. Hou, Y. Hou, Z. Hou, H. Hu, J. Hu, Q. Hu, S. Hu, T. Hu, Y. Hu, Z. Hu, G. Huang, K. Huang, L. Huang, P. Huang, X. Huang, Y. Huang, Y. Huang, T. Hussain, N. Husken, N. I. D. Wiesche, J. Jackson, Q. Ji, Q. Ji, W. Ji, X. Ji, X. Ji, X. Jia, Z. Jia, D. Jiang, H. Jiang, P. Jiang, S. Jiang, X. Jiang, Y. Jiang, J. Jiao, J. Jiao, Z. Jiao, L. Jin, S. Jin, Y. Jin, M. Jing, X. Jing, T. Johansson, S. Kabana, X. Kang, X. Kang, B. Ke, V. Khachatryan, A. Khoukaz, O. B. Kolcu, B. Kopf, L. Kroger, M. Kuessner, X. Kui, N. Kumar, A. Kupsc, W. Kuhn, Q. Lan, W. Lan, T. Lei, M. Lellmann, T. Lenz, C. Li, C. Li, C. Li, D. Li, F. Li, G. Li, H. Li, H. Li, H. Li, H. Li, Hui Li, J. Li, J. Li, J. Li, K. Li, K. Li, L. Li, Lei Li, M. Li, M. Li, P. Li, P. Li, Q. Li, Q. Li, R. Li, S. Li, Shanshan Li, T. Li, T. Li, W. Li, W. G. Li, X. Li, X. Li, X. Li, X. Li, X. Li, X. Li, Y. Li, Y. Li, Y. Li, Z. Li, Z. Li, Z. Li, Z. Li, C. Liang, H. Liang, Y. Liang, Y. Liang, G. Liao, L. Liao, M. Liao, Y. Liao, J. Libby, A. Limphirat, D. Lin, L. Q. Lin, T. Lin, B. Liu, B. Liu, C. Liu, F. Liu, F. Liu, Feng Liu, G. Liu, H. Liu, H. Liu, H. Liu, Huihui Liu, J. Liu, J. Liu, K. Liu, K. Liu, Ke Liu, L. Liu, L. Liu, Lu Liu, Ming-Yu Liu, P. Liu, Q. Liu, S. Liu, W. Liu, W. Liu, X. Liu, X. Liu, X. Liu, X. Liu, Y. Liu, Y. Liu, Z. Liu, Z. Liu, Z. Liu, Z. Liu, X. Lou, H. Lu, J. G. Lu, X. Lu, Y. Lu, Y. Lu, Y. Lu, Z. Lu, C. Luo, J. Luo, J. S. Luo, M. Luo, T. Luo, X. Luo, Z. Lv, X. Lyu, Y. Lyu, Y. Lyu, F. Ma, H. Ma, Heng Ma, J. L. Ma, L. Ma, L. Ma, Q. Ma, R. Ma, R. Ma, T. Ma, X. Ma, X. Ma, Y. Ma, F. Maas, I. Mackay, M. Maggiora, S. Malde, Q. A. Malik, H. Mao, Y. Mao, Z. Mao, S. Marcello, A. Marshall, F. M. Melendi, Y. Meng, Z. Meng, G. Mezzadri, H. Miao, T. Min, R. Mitchell, X. Mo, B. Moses, N. Muchnoi, J. Muskalla, Y. Nefedov, F. Nerling, H. Neuwirth, Z. Ning, S. Nisar, Q. Niu, W. Niu, Y. Niu, C. Normand, S. Olsen, Q. Ouyang, S. Pacetti, X. Pan, Y. Pan, A. Pathak, Y. Pei, M. Pelizaeus, H. Peng, X. Peng, Y. Peng, K. Peters, K. Petridis, J. Ping, R. Ping, S. Plura, V. Prasad, F. Qi, H. Qi, M. Qi, S. Qian, W. Qian, C. Qiao, J. Qiao, J. Qin, J. Qin, L. Qin, L. Qin, P. Qin, X. Qin, X. Qin, Z. Qin, J. Qiu, Z. Qu, J. Rademacker, C. F. Redmer, A. Rivetti, M. Rolo, G. Rong, S. Rong, F. Rosini, Ch. Rosner, M. Ruan, N. Salone, A. Sarantsev, Y. Schelhaas, K. Schoenning, M. Scodeggio, W. Shan, X. Shan, Z. Shang, J. Shangguan, L. Shao, M. Shao, C. Shen, H. Shen, W. Shen, X. Shen, B. Shi, H. Shi, J. Shi, J. Y. Shi, S. Shi, X. Shi, H. L. Song, J. Song, M. Song, T. Song, W. Song, Y. Song, Zirong Song, S. Sosio, S. Spataro, S. Stansilaus, F. Stieler, M. Stolte, S. Su, G. Sun, G. Sun, H. Sun, H. Sun, J. Sun, K. Sun, L. Sun, R. Sun, S. Sun, T. Sun, W. Sun, Y. Sun, Y. Sun, Y. Sun, Y. Sun, Z. Sun, Z. Sun, C. Tang, G. Tang, J. Tang, J. Tang, L. Tang, Y. Tang, L. Tao, M. Tat, J. Teng, J. Tian, W. Tian, Yuan Tian, Z. Tian, I. Uman, E. V. D. Smagt, B. Wang, Bo Wang, C. Wang, Cong Wang, D. Wang, H. Wang, H. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, K. Wang, L. Wang, L. Wang, M. Wang, N. Wang, S. Wang, Shun Wang, T. Wang, T. Wang, W. Wang, W. Wang, X. Wang, X. Wang, X. Wang, X. Wang, Xin Wang, Y. Wang

/ Abstract

Based on $(10087 \pm 44) \times 10^6$ $J/\psi$ events collected by the BESIII detector at the center-of-mass energy $\sqrt{s} = 3.097$ GeV, the first absolute measurement of the branching fractions for the decays $\Sigma^+ \to p \pi^0$ and $\Sigma^+ \to n \pi^+$ is performed. The branching fractions are determined to be $B_{\Sigma^+ \to p \pi^0} = (49.79 \pm 0.06 \pm 0.22)\%$ and $B_{\Sigma^+ \to n \pi^+} = (49.87 \pm 0.05 \pm 0.29)\%$, where the first uncertainties are statistical and the second systematic. These results show significant deviations from the PDG values for both decays, with differences of 4.4$\sigma$ for $\Sigma^+ \to p \pi^0$ and 3.4$\sigma$ for $\Sigma^+ \to n \pi^+$. Furthermore, the $\Delta I = 1/2$ rule is tested in nonleptonic $\Sigma^\pm$ decays. The observed results deviate from zero by more than $5\sigma$, indicating the presence of the $\Delta I = 3/2$ transition amplitude in the $\Sigma$ hyperon decays.