Measurement of the phase between strong and electromagnetic amplitudes of J/ψ decays

Ablikim, M.; Achasov, M. N.; Ahmed, S.; Albrecht, M.; Amoroso, A.; F. F., An; An, Q.; Bai, Y.; Bakina, O.; Baldini Ferroli, R.; Ban, Y.; Bennett, D. W.; Bennett, J. V.; Berger, N.; Bertani, M.; Bettoni, 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, P. 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.; Dong, J.; Dong, L. Y.; Dong, M. Y.; Dou, Z. L.; S. X., Du; 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.; C. D., Fu; 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.; M. H., Gu; Gu, S.; Y. T., Gu; Guo, A. Q.; Guo, L. B.; Guo, R. P.; Guo, Y. P.; Haddadi, Z.; Han, S.; Hao, X. Q.; Harris, F. A.; K. L., He; Heinsius, F. H.; Held, T.; Heng, Y. K.; Holtmann, T.; Hou, Z. L.; Hu, C.; H. M., Hu; Hu, T.; Hu, Y.; Huang, G. S.; Huang, J. S.; Huang, X. T.; Huang, X. Z.; Huang, Z. L.; Hussain, T.; Ikegami Andersson, W.; Ji, Q.; Q. P., Ji; X. B., Ji; X. L., Ji; Jiang, X. S.; Jiang, X. Y.; Jiao, J. B.; Jiao, Z.; Jin, D. P.; Jin, S.; Jin, Y.; Johansson, T.; Julin, A.; Kalantar-Nayestanaki, N.; Kang, X. L.; Kang, X. S.; Kavatsyuk, M.; B. C., Ke; Khan, T.; Khoukaz, A.; Kiese, P.; Kliemt, R.; Koch, L.; Kolcu, O. B.; Kopf, B.; Kornicer, M.; Kuemmel, M.; Kuessner, M.; Kuhlmann, M.; Kupsc, A.; Kühn, W.; Lange, J. S.; Lara, M.; Larin, P.; Lavezzi, L.; Leiber, S.; Leithoff, H.; Leng, C.; Li, C.; Cheng, Li; D. M., Li; Li, F.; F. Y., Li; Li, G.; H. B., Li; H. J., Li; J. C., Li; K. J., Li; Kang, Li; Ke, Li; Lei, Li; P. L., Li; P. R., Li; Q. Y., Li; Li, T.; W. D., Li; W. G., Li; X. L., Li; X. N., Li; X. Q., Li; Z. B., Li; 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. M.; Liu, Huanhuan; Liu, Huihui; 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, Z. A.; Liu, Zhiqing; Long, Y. F.; Lou, X. C.; H. J., Lu; J. G., Lu; Lu, Y.; Y. P., Lu; Luo, C. L.; Luo, M. X.; Luo, X. L.; Lyu, X. R.; F. C., Ma; H. L., Ma; L. L., Ma; M. M., Ma; Q. M., Ma; Ma, T.; X. N., Ma; X. Y., Ma; Y. M., Ma; 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.; X. H., Mo; Y. J., Mo; Morales Morales, C.; Morello, G.; Muchnoi, N. Yu.; Muramatsu, H.; 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.; Papenbrock, M.; Patteri, P.; Pelizaeus, M.; Pellegrino, J.; Peng, H. P.; Peters, K.; Pettersson, J.; Ping, J. L.; Ping, R. G.; Pitka, A.; Poling, R.; Prasad, V.; H. R., Qi; Qi, M.; Qian, S.; Qiao, C. F.; 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, W. M.; 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.; Tang, G. Y.; Tang, X.; Tapan, I.; Tiemens, M.; Tsednee, B.; 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, Meng; Wang, P.; Wang, P. L.; Wang, W. P.; Wang, X. F.; Wang, Y.; Wang, Y. D.; Wang, Y. F.; Wang, Y. Q.; Wang, Z.; Wang, Z. G.; Wang, Z. H.; Wang, Z. Y.; Wang, Zongyuan; Weber, T.; Wei, D. H.; Weidenkaff, P.; Wen, S. P.; Wiedner, U.; Wolke, M.; L. H., Wu; L. J., Wu; Wu, Z.; Xia, L.; Xia, X.; Xia, Y.; Xiao, D.; Xiao, H.; Xiao, Y. J.; Xiao, Z. J.; Xie, Y. G.; Xie, Y. H.; Xiong, X. A.; Xiu, Q. L.; G. F., Xu; J. J., Xu; Xu, L.; Q. J., Xu; Q. N., Xu; X. P., Xu; Yan, L.; Yan, W. B.; Yan, W. C.; Yan, Y. H.; Yang, H. J.; Yang, H. X.; Yang, L.; Yang, Y. H.; Yang, Y. X.; Yang, Yifan; Ye, M.; M. H., Ye; Yin, J. H.; You, Z. Y.; B. X., Yu; C. X., Yu; J. S., Yu; Yuan, C. Z.; Yuan, Y.; Yuncu, A.; Zafar, A. A.; Zallo, A.; Zeng, Y.; Zeng, Z.; Zhang, B. X.; 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. H.; Zhang, Y. T.; Zhang, Yang; Zhang, Yao; 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.; Zou, B. S.; Zou, J. H.

doi:10.1016/j.physletb.2019.03.001

Using 16 energy points of e + e − annihilation data collected in the vicinity of the J/ψ resonance with the BESIII detector and with a total integrated luminosity of around 100pb −1 , we study the relative phase between the strong and electromagnetic amplitudes of J/ψ decays. The relative phase between J/ψ electromagnetic decay and the continuum process (e + e − annihilation without the J/ψ resonance) is confirmed to be zero by studying the cross section lineshape of μ + μ − production. The relative phase between J/ψ strong and electromagnetic decays is then measured to be (84.9±3.6) ∘ or (−84.7±3.1) ∘ for the 2(π + π − )π 0 final state by investigating the interference pattern between the J/ψ decay and the continuum process. This is the first measurement of the relative phase between J/ψ strong and electromagnetic decays into a multihadron final state using the lineshape of the production cross section. We also study the production lineshape of the multihadron final state ηπ + π − with η→π + π − π 0 , which provides additional information about the phase between the J/ψ electromagnetic decay amplitude and the continuum process. Additionally, the branching fraction of J/ψ→2(π + π − )π 0 is measured to be (4.73±0.44)% or (4.85±0.45)%, and the branching fraction of J/ψ→ηπ + π − is measured to be (3.78±0.68)×10 −4 . Both of them are consistent with the world average values. The quoted uncertainties include both statistical and systematic uncertainties, which are mainly caused by the low statistics.