# Observation of $\psi(3686) \rightarrow e^{+}e^{-}\chi_{cJ}$ and   $\chi_{cJ} \rightarrow e^{+}e^{-}J/\psi$

**Authors:** M. Ablikim, M. N. Achasov, X. C. Ai, O. Albayrak, M. Albrecht, D. J., Ambrose, A. Amoroso, F. F. An, Q. An, J. Z. Bai, R. Baldini Ferroli, Y. Ban,, D. W. Bennett, J. V. Bennett, M. Bertani, D. Bettoni, J. M. Bian, F. Bianchi,, E. Boger, I. Boyko, R. A. Briere, H. Cai, X. Cai, O. Cakir, A. Calcaterra, G., F. Cao, S. A. Cetin, J. F. Chang, G. Chelkov, G. Chen, H. S. Chen, H. Y., Chen, J. C. Chen, M. L. Chen, S. Chen, S. J. Chen, X. Chen, X. R. Chen, Y. B., Chen, H. P. Cheng, X. K. Chu, G. Cibinetto, H. L. Dai, J. P. Dai, A. Dbeyssi,, D. Dedovich, Z. Y. Deng, A. Denig, I. Denysenko, M. Destefanis, F. De Mori,, Y. Ding, C. Dong, J. Dong, L. Y. Dong, M. Y. Dong, Z. L. Dou, S. X. Du, P. F., Duan, J. Z. Fan, J. Fang, S. S. Fang, X. Fang, Y. Fang, R. Farinelli, L., Fava, O. Fedorov, F. Feldbauer, G. Felici, C. Q. Feng, E. Fioravanti, M., Fritsch, C. D. Fu, Q. Gao, X. L. Gao, X. Y. Gao, Y. Gao, Z. Gao, I. Garzia,, K. Goetzen, L. Gong, W. X. Gong, W. Gradl, M. Greco, M. H. Gu, Y. T. Gu, Y., H. Guan, A. Q. Guo, L. B. Guo, R. P. Guo, Y. Guo, Y. P. Guo, Z. Haddadi, A., Hafner, S. Han, X. Q. Hao, F. A. Harris, K. L. He, T. Held, Y. K. Heng, Z. L., Hou, C. Hu, H. M. Hu, J. F. Hu, T. Hu, Y. Hu, G. S. Huang, J. S. Huang, X. T., Huang, X. Z. Huang, Y. Huang, Z. L. Huang, T. Hussain, Q. Ji, Q. P. Ji, X. B., Ji, X. L. Ji, L. W. Jiang, X. S. Jiang, X. Y. Jiang, J. B. Jiao, Z. Jiao, D., P. Jin, S. Jin, T. Johansson, A. Julin, N. Kalantar-Nayestanaki, X. L. Kang,, X. S. Kang, M. Kavatsyuk, B. C. Ke, P. Kiese, R. Kliemt, B. Kloss, O. B., Kolcu, B. Kopf, M. Kornicer, A. Kupsc, W. K\"uhn, J. S. Lange, M. Lara, P., Larin, C. Leng, C. Li, Cheng Li, D. M. Li, F. Li, F. Y. Li, G. Li, H. B. Li,, H. J. Li, J. C. Li, Jin Li, K. Li, K. Li, Lei Li, P. R. Li, Q. Y. Li, T. Li,, W. D. Li, W. G. Li, X. L. Li, X. N. Li, X. Q. Li, Y. B. Li, Z. B. Li, H., Liang, Y. F. Liang, Y. T. Liang, G. R. Liao, D. X. Lin, B. Liu, B. J. Liu, C., X. Liu, D. Liu, F. H. Liu, Fang Liu, Feng Liu, H. B. Liu, H. H. Liu, H. H., Liu, H. M. Liu, J. Liu, J. B. Liu, J. P. Liu, J. Y. Liu, K. Liu, K. Y. Liu,, L. D. Liu, P. L. Liu, Q. Liu, S. B. Liu, X. Liu, Y. B. Liu, Z. A. Liu,, Zhiqing Liu, H. Loehner, X. C. Lou, H. J. Lu, J. G. Lu, Y. Lu, Y. P. Lu, C., L. Luo, M. X. Luo, T. Luo, X. L. Luo, X. R. Lyu, F. C. Ma, H. L. Ma, L. L., Ma, M. M. Ma, Q. M. Ma, T. Ma, X. N. Ma, X. Y. Ma, Y. M. Ma, F. E. Maas, M., Maggiora, Y. J. Mao, Z. P. Mao, S. Marcello, J. G. Messchendorp, J. Min, R., E. Mitchell, X. H. Mo, Y. J. Mo, C. Morales Morales, N. Yu. Muchnoi, H., Muramatsu, Y. Nefedov, F. Nerling, I. B. Nikolaev, Z. Ning, S. Nisar, S. L., Niu, X. Y. Niu, S. L. Olsen, Q. Ouyang, S. Pacetti, Y. Pan, P. Patteri, M., Pelizaeus, H. P. Peng, K. Peters, J. Pettersson, J. L. Ping, R. G. Ping, R., Poling, V. Prasad, H. R. Qi, M. Qi, S. Qian, C. F. Qiao, L. Q. Qin, N. Qin,, X. S. Qin, Z. H. Qin, J. F. Qiu, K. H. Rashid, C. F. Redmer, M. Ripka, G., Rong, Ch. Rosner, X. D. Ruan, A. Sarantsev, M. Savri\'e, K. Schoenning, S., Schumann, W. Shan, M. Shao, C. P. Shen, P. X. Shen, X. Y. Shen, H. Y. Sheng,, M. Shi, W. M. Song, X. Y. Song, S. Sosio, S. Spataro, G. X. Sun, J. F. Sun,, S. S. Sun, X. H. Sun, Y. J. Sun, Y. Z. Sun, Z. J. Sun, Z. T. Sun, C. J. Tang,, X. Tang, I. Tapan, E. H. Thorndike, M. Tiemens, M. Ullrich, I. Uman, G. S., Varner, B. Wang, B. L. Wang, D. Wang, D. Y. Wang, K. Wang, L. L. Wang, L. S., Wang, M. Wang, P. Wang, P. L. Wang, S. G. Wang, W. 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, Z. Y. Wang, T. Weber, D. H. Wei, J. B. Wei, P. Weidenkaff,, S. P. Wen, U. Wiedner, M. Wolke, L. H. Wu, L. J. Wu, Z. Wu, L. Xia, L. G., Xia, Y. Xia, D. Xiao, H. Xiao, Z. J. Xiao, Y. G. Xie, Q. L. Xiu, G. F. Xu, J., J. Xu, L. Xu, Q. J. Xu, Q. N. Xu, X. P. Xu, L. Yan, W. B. Yan, W. C. Yan, Y., H. Yan, H. J. Yang, H. X. Yang, L. Yang, Y. X. Yang, M. Ye, M. H. Ye, J. H., Yin, B. X. Yu, C. X. Yu, J. S. Yu, C. Z. Yuan, W. L. Yuan, Y. Yuan, A. Yuncu,, A. A. Zafar, A. Zallo, Y. Zeng, Z. Zeng, B. X. Zhang, B. Y. Zhang, C. Zhang,, C. C. Zhang, D. H. Zhang, H. H. Zhang, H. Y. Zhang, J. Zhang, J. 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. Zhang, Y. H. Zhang, Y. N. Zhang, Y. T., Zhang, Yu Zhang, Z. H. Zhang, Z. P. Zhang, Z. Y. Zhang, G. Zhao, J. W. Zhao,, J. Y. Zhao, J. Z. Zhao, Lei Zhao, Ling Zhao, M. G. Zhao, Q. Zhao, Q. W. Zhao,, S. J. Zhao, T. C. Zhao, Y. B. Zhao, Z. G. Zhao, A. Zhemchugov, B. Zheng, J., P. Zheng, W. J. Zheng, Y. H. Zheng, B. Zhong, L. Zhou, X. Zhou, X. K. Zhou,, X. R. Zhou, X. Y. Zhou, K. Zhu, K. J. Zhu, S. Zhu, S. H. Zhu, X. L. Zhu, Y., C. Zhu, Y. S. Zhu, Z. A. Zhu, J. Zhuang, L. Zotti, B. S. Zou, J. H. Zou

arXiv: 1701.05404 · 2017-06-07

## TL;DR

This paper reports the first observation and measurement of branching fractions for specific rare decays of the $	ext{psi}(3686)$ and $	ext{chi}_cJ$ particles into electron-positron pairs and J/psi, using a large dataset from BESIII.

## Contribution

First observation of $	ext{psi}(3686) ightarrow e^{+}e^{-}	ext{chi}_cJ$ and $	ext{chi}_cJ ightarrow e^{+}e^{-}J/	ext{psi}$ decays with measured branching fractions.

## Key findings

- Branching fractions for $	ext{psi}(3686)$ decays into $e^{+}e^{-}	ext{chi}_cJ$ measured.
- Branching fractions for $	ext{chi}_cJ$ decays into $e^{+}e^{-}J/	ext{psi}$ measured.
- Ratios of branching fractions relative to radiative decays reported.

## Abstract

Using $4.479 \times 10^{8}$ $\psi(3686)$ events collected with the BESIII detector, we search for the decays $\psi(3686) \rightarrow e^{+}e^{-}\chi_{c0,1,2}$ and $\chi_{c0,1,2} \rightarrow e^{+}e^{-}J/\psi$. The decays $\psi(3686) \rightarrow e^{+}e^{-}\chi_{c0,1,2}$ and $\chi_{c0,1,2} \rightarrow e^{+}e^{-}J/\psi$ are observed for the first time. The measured branching fractions are $\mathcal{B}(\psi(3686) \rightarrow e^{+}e^{-}\chi_{c0,1,2}) = (11.7 \pm 2.5 \pm 1.0)\times10^{-4}$, $(8.6 \pm 0.3 \pm 0.6)\times10^{-4}$, $(6.9 \pm 0.5 \pm 0.6)\times10^{-4}$, and $\mathcal{B}(\chi_{c0,1,2} \rightarrow e^{+}e^{-}J/\psi) = (1.51 \pm 0.30 \pm 0.13)\times10^{-4}$, $(3.73 \pm 0.09 \pm 0.25)\times10^{-3}$, $(2.48 \pm 0.08 \pm 0.16)\times10^{-3}$. The ratios of the branching fractions $\frac{\mathcal{B}(\psi(3686) \rightarrow e^{+}e^{-}\chi_{c0,1,2})}{\mathcal{B}(\psi(3686) \rightarrow \gamma\chi_{c0,1,2})}$ and $\frac{\mathcal{B}(\chi_{c0,1,2} \rightarrow e^{+}e^{-}J/\psi)}{\mathcal{B}(\chi_{c0,1,2} \rightarrow \gamma J/\psi)}$ are also reported.

## Full text

_Full body text omitted from this summary view._ Fetch the complete paper as Markdown: https://tomesphere.com/paper/1701.05404/full.md

## Figures

14 figures with captions in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1701.05404/full.md

## References

26 references — full list in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1701.05404/full.md

---
Source: https://tomesphere.com/paper/1701.05404