Observation of the bottomonium ground state in the decay Upsilon(3S)->gamma eta(b)

Aubert, B.; Bona, M.; Karyotakis, Y.; Lees, J. P.; Poireau, V.; Prencipe, E.; Prudent, X.; Tisserand, V.; Tico, J. G.; Grauges, E.; Lopez, L.; Palano, A.; Pappagallo, M.; Eigen, G.; Stugu, B.; Sun, L.; Abrams, G. S.; Battaglia, M.; Brown, D. N.; Cahn, R. N.; Jacobsen, R. G.; Kerth, L. T.; Kolomensky, Y. G.; Lynch, G.; Osipenkov, I. L.; Ronan, M. T.; Tackmann, K.; Tanabe, T.; Hawkes, C. M.; Soni, N.; Watson, A. T.; Koch, H.; Schroeder, T.; Walker, D.; Asgeirsson, D. J.; Fulsom, B. G.; Hearty, C.; Mattison, T. S.; Mckenna, J. A.; Barrett, M.; Khan, A.; Blinov, V. E.; Bukin, A. D.; Buzykaev, A. R.; Druzhinin, V. P.; Golubev, V. B.; Onuchin, A. P.; Serednyakov, S. I.; Skovpen, Y. I.; Solodov, E. P.; Todyshev, K. Y.; Bondioli, M.; Curry, S.; Eschrich, I.; Kirkby, D.; Lankford, A. J.; Lund, P.; Mandelkern, M.; Martin, E. C.; Stoker, D. P.; Abachi, S.; Buchanan, C.; Gary, J. W.; Liu, F.; Long, O.; Shen, B. C.; Vitug, G. M.; Yasin, Z.; Zhang, L.; Sharma, V.; Campagnari, C.; Hong, T. M.; Kovalskyi, D.; Mazur, M. A.; Richman, J. D.; Beck, T. W.; Eisner, A. M.; Flacco, C. J.; Heusch, C. A.; Kroseberg, J.; Lockman, W. S.; Martinez, A. J.; Schalk, T.; Schumm, B. A.; Seiden, A.; Wilson, M. G.; Winstrom, L. O.; Cheng, C. H.; Doll, D. A.; Echenard, B.; Fang, F.; Hitlin, D. G.; Narsky, I.; Piatenko, T.; Porter, F. C.; Andreassen, R.; Mancinelli, G.; Meadows, B. T.; Mishra, K.; Sokoloff, M. D.; Bloom, P. C.; Ford, W. T.; Gaz, A.; Hirschauer, J. F.; Nagel, M.; Nauenberg, U.; Smith, J. G.; Ulmer, K. A.; Wagner, S. R.; Ayad, R.; Soffer, A.; Toki, W. H.; Wilson, R. J.; Altenburg, D. D.; Feltresi, E.; Hauke, A.; Jasper, H.; Karbach, M.; Merkel, J.; Petzold, A.; Spaan, B.; Wacker, K.; Kobel, M. J.; Mader, W. F.; Nogowski, R.; Schubert, K. R.; Schwierz, R.; Volk, A.; Bernard, D.; Bonneaud, G. R.; Latour, E.; Verderi, M.; Clark, P. J.; Playfer, S.; Watson, J. E.; Andreotti, Mirco; Bettoni, D.; Bozzi, C.; Calabrese, Roberto; Cecchi, Annalisa; Cibinetto, Gianluigi; Franchini, Paolo; Luppi, Eleonora; Negrini, Matteo; Petrella, Antonio; Piemontese, L.; Santoro, Valentina; Baldini Ferroli, R.; Calcaterra, A.; De Sangro, R.; Finocchiaro, G.; Pacetti, S.; Patteri, P.; Peruzzi, I. M.; Piccolo, M.; Rama, M.; Zallo, A.; Buzzo, A.; Contri, R.; Lo Vetere, M.; Macri, M. M.; Monge, M. R.; Passaggio, S.; Patrignani, C.; Robutti, E.; Santroni, A.; Tosi, S.; Chaisanguanthum, K. S.; Morii, M.; Adametz, A.; Marks, J.; Schenk, S.; Uwer, U.; Klose, V.; Lacker, H. M.; Bard, D. J.; Dauncey, P. D.; Nash, J. A.; Tibbetts, M.; Behera, P. K.; Chai, X.; Charles, M. J.; Mallik, U.; Cochran, J.; Crawley, H. B.; Dong, L.; Meyer, W. T.; Prell, S.; Rosenberg, E. I.; Rubin, A. E.; Gao, Y. Y.; Gritsan, A. V.; Guo, Z. J.; Lae, C. K.; Arnaud, N.; Quilleux, J. B.; D'Orazio, A.; Davier, M.; J. F., Da; Grosdidier, G.; Hocker, A.; Lepeltier, V.; Le Diberder, F.; Lutz, A. M.; Pruvot, S.; Roudeau, P.; Schune, M. H.; Serrano, J.; Sordini, V.; Stocchi, A.; Wormser, G.; Lange, D. J.; Wright, D. M.; Bingham, I.; Burke, J. P.; Chavez, C. A.; Fry, J. R.; Gabathuler, E.; Gamet, R.; Hutchcroft, D. E.; Payne, D. J.; Touramanis, C.; Bevan, A. J.; Clarke, C. K.; George, K. A.; Di Lodovico, F.; Sacco, R.; Sigamani, M.; Cowan, G.; Flaecher, H. U.; Hopkins, D. A.; Paramesvaran, S.; Salvatore, F.; Wren, A. C.; Brown, D. N.; Davis, C. L.; Denig, A. G.; Fritsch, M.; Gradl, W.; Schott, G.; Alwyn, K. E.; Bailey, D.; Barlow, R. J.; Chia, Y. M.; Edgar, C. L.; Jackson, G.; Lafferty, G. D.; West, T. J.; J. I., Yi; Anderson, J.; Chen, C.; Jawahery, A.; Roberts, D. A.; Simi, G.; Tuggle, J. M.; Dallapiccola, C.; Li, X.; Salvati, E.; Saremi, S.; Cowan, R.; Dujmic, D.; Fisher, P. H.; Sciolla, G.; Spitznagel, M.; Taylor, F.; Yamamoto, R. K.; Zhao, M.; Patel, P. M.; Robertson, S. H.; Lazzaro, A.; Lombardo, V.; Palombo, F.; Bauer, J. M.; Cremaldi, L.; Godang, R.; Kroeger, R.; Sanders, D. A.; Summers, D. J.; Zhao, H. W.; Simard, M.; Taras, P.; Viaud, F. B.; Nicholson, H.; De Nardo, G.; Lista, L.; Monorchio, D.; Onorato, G.; Sciacca, C.; Raven, G.; Snoek, H. L.; Jessop, C. P.; Knoepfel, K. J.; Losecco, J. M.; Wang, W. F.; Benelli, G.; Corwin, L. A.; Honscheid, K.; Kagan, H.; Kass, R.; Morris, J. P.; Rahimi, A. M.; Regensburger, J. J.; Sekula, S. J.; Wong, Q. K.; Blount, N. L.; Brau, J.; Frey, R.; Igonkina, O.; Kolb, J. A.; Lu, M.; Rahmat, R.; Sinev, N. B.; Strom, D.; Strube, J.; Torrence, E.; Castelli, G.; Gagliardi, N.; Margoni, M.; Morandin, M.; Posocco, M.; Rotondo, M.; Simonetto, F.; Stroili, R.; Voci, C.; P. D. A.,; Ben Haim, E.; Briand, H.; Calderini, G.; Chauveau, J.; David, P.; Del Buono, L.; Hamon, O.; Leruste, P.; Ocariz, J.; Perez, A.; Prendki, J.; Sitt, S.; Gladney, L.; Biasini, M.; Covarelli, R.; Manoni, E.; Angelini, C.; Batignani, G.; Bettarini, S.; Carpinelli, M.; Cervelli, A.; Forti, F.; Giorgi, M. A.; Lusiani, A.; Marchiori, G.; M. M. N.,; Paoloni, E.; Rizzo, G.; Walsh, J. J.; Pegna, D. L.; Lu, C.; Olsen, J.; A. J. S.,; Telnov, A. V.; Anulli, F.; Baracchini, E.; Cavoto, G.; Del Re, D.; Di Marco, E.; Faccini, R.; Ferrarotto, F.; Ferroni, F.; Gaspero, M.; Jackson, P. D.; Gioi, L. L.; Mazzoni, M. A.; Morganti, S.; Piredda, G.; Polci, F.; Renga, F.; Voena, C.; Ebert, M.; Hartmann, T.; Schroder, H.; Waldi, R.; Adye, T.; Franek, B.; Olaiya, E. O.; Wilson, F. F.; Emery, S.; Escalier, M.; Esteve, L.; Ganzhur, S. F.; G. H., De; Kozanecki, W.; Vasseur, G.; Yeche, C.; Zito, M.; Chen, X. R.; Liu, H.; Park, W.; Purohit, M. V.; White, R. M.; Wilson, J. R.; Allen, M. T.; Aston, D.; Bartoldus, R.; Bechtle, P.; Benitez, J. F.; Bertsche, K.; Cai, Y.; Cenci, R.; Coleman, J. P.; Convery, M. R.; Decker, F. J.; Dingfelder, J. C.; Dorfan, J.; Dubois Felsmann, G. P.; Dunwoodie, W.; Ecklund, S.; Erickson, R.; Field, R. C.; Fisher, A.; Fox, J.; Gabareen, A. M.; Gowdy, S. J.; Graham, M. T.; Grenier, P.; Hast, C.; Innes, W. R.; Iverson, R.; Kaminski, J.; Kelsey, M. H.; Kim, H.; Kim, P.; Kocian, M. L.; Kulikov, A.; D. W. G.,; Li, S.; Lindquist, B.; Luitz, S.; Luth, V.; Lynch, H. L.; Macfarlane, D. B.; Marsiske, H.; Messner, R.; Muller, D. R.; Neal, H.; Nelson, S.; Novokhatski, A.; O'Grady, C. P.; Ofte, I.; Perazzo, A.; Perl, M.; Ratcliff, B. N.; Rivetta, C.; Roodman, A.; Salnikov, A. A.; Schindler, R. H.; Schwiening, J.; Seeman, J.; Snyder, A.; Su, D.; Sullivan, M. K.; Suzuki, K.; Swain, S. K.; Thompson, J. M.; Va'Vra, J.; Vanwinkle, D.; Wagner, A. P.; Weaver, M.; West, C. A.; Wienands, U.; Wisniewski, W. J.; Wittgen, M.; Wittmer, W.; Wright, D. H.; Wulsin, H. W.; Yan, Y.; Yarritu, A. K.; Yi, K.; Yocky, G.; Young, C. C.; Ziegler, V.; Burchat, P. R.; Edwards, A. J.; Majewski, S. A.; Miyashita, T. S.; Petersen, B. A.; Wilden, L.; Ahmed, S.; Alam, M. S.; Ernst, J. A.; Pan, B.; Saeed, M. A.; Zain, S. B.; Spanier, S. M.; Wogsland, B. J.; Eckmann, R.; Ritchie, J. L.; Ruland, A. M.; Schilling, C. J.; Schwitters, R. F.; Drummond, B. W.; Izen, J. M.; Lou, X. C.; Bianchi, F.; Gamba, D.; Pelliccioni, M.; Bomben, M.; Bosisio, L.; Cartaro, C.; Della Ricca, G.; Lanceri, L.; Vitale, L.; Azzolini, V.; Lopez March, N.; Martinez Vidal, F.; Milanes, D. A.; Oyanguren, A.; Albert, J.; Banerjee, S.; Bhuyan, B.; H. H. F.,; Hamano, K.; Kowalewski, R.; Lewczuk, M. J.; Nugent, I. M.; Roney, J. M.; Sobie, R. J.; Gershon, T. J.; Harrison, P. F.; Ilic, J.; Latham, T. E.; Mohanty, G. B.; Band, H. R.; Chen, X.; Dasu, S.; Flood, K. T.; Pan, Y.; Pierini, M.; Prepost, R.; Vuosalo, C. O.; S. L., Wu

doi:10.1103/PhysRevLett.101.071801

We report the results of a search for the bottomonium ground state eta(b)(1S) in the photon energy spectrum with a sample of (109 +/- 1) million of Upsilon(3S) recorded at the Upsilon(3S) energy with the BABAR detector at the PEP-II B factory at SLAC. We observe a peak in the photon energy spectrum at E-gamma=921.2(-2.8)(+2.1)(stat)+/- 2.4(syst) MeV with a significance of 10 standard deviations. We interpret the observed peak as being due to monochromatic photons from the radiative transition Upsilon(3S)->gamma eta(b)(1S). This photon energy corresponds to an eta(b)(1S) mass of 9388.9(-2.3)(+3.1)(stat)+/- 2.7(syst) MeV/c(2). The hyperfine Upsilon(1S)-eta(b)(1S) mass splitting is 71.4(-3.1)(+2.3)(stat)+/- 2.7(syst) MeV/c(2). The branching fraction for this radiative Upsilon(3S) decay is estimated to be [4.8 +/- 0.5(stat)+/- 1.2(syst)]x10(-4).