# Determination of spin and parity of the $Z_c(3900)$

**Authors:** BESIII Collaboration: M. Ablikim, M. N. Achasov, S. Ahmed, X. C. Ai,, O. Albayrak, M. Albrecht, D. J. Ambrose, A. Amoroso, F. F. An, Q. An, J. Z., Bai, O. Bakina, R. Baldini Ferroli, Y. Ban, D. W. Bennett, J. V. Bennett, N., Berger, 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. Chai, J. F. Chang, G. Chelkov, G. Chen, H. S. Chen, J. C. Chen, M., L. Chen, S. Chen, S. J. Chen, X. Chen, X. R. Chen, Y. B. Chen, 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, F. Feldbauer, G. Felici, C., Q. Feng, E. Fioravanti, M. Fritsch, C. D. Fu, Q. Gao, X. L. 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, F. H., Heinsius, T. Held, Y. K. Heng, T. Holtmann, Z. L. Hou, C. Hu, H. M. Hu, T., Hu, Y. Hu, G. S. Huang, J. S. Huang, X. T. Huang, X. Z. Huang, Z. L. Huang,, T. Hussain, W. Ikegami Andersson, 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, H. Leithoff,, 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, Y. Y. Liu, Z. A. Liu,, Zhiqing Liu, H. Loehner, Y. F. Long, 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, Q. A. Malik, Y. J. Mao, Z. P. Mao, S. Marcello, J. G., Messchendorp, G. Mezzadri, J. Min, T. J. Min, R. E. Mitchell, X. H. Mo, Y. J., Mo, C. Morales Morales, N. Yu. Muchnoi, H. Muramatsu, P. Musiol, 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, C. Schnier, K. Schoenning, W. Shan, M. Shao,, C. P. Shen, P. X. Shen, X. Y. Shen, H. Y. Sheng, 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, 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, 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, T. Weber, D. H. 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, Y. H. 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, Z. Y. You, B. X. Yu, C. X. Yu, J. S. Yu, C. Z. Yuan, Y. Yuan, A. Yuncu,, A. A. Zafar, Y. Zeng, Z. Zeng, B. X. Zhang, B. Y. 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. 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: 1706.04100 · 2017-08-23

## TL;DR

This study determines the spin and parity of the $Z_c(3900)$ state as $J^P=1^+$ with high significance, measures its pole mass and width, and investigates related production processes using BESIII data.

## Contribution

The paper provides the first definitive assignment of the $Z_c(3900)$ quantum numbers and precise measurements of its pole parameters, advancing understanding of its nature.

## Key findings

- $J^P=1^+$ quantum numbers confirmed with >7σ significance
- Pole mass measured as approximately 3881 MeV/c^2
- Pole width measured as approximately 52 MeV

## Abstract

The spin and parity of the $Z_c(3900)^\pm$ state are determined to be $J^P=1^+$ with a statistical significance larger than $7\sigma$ over other quantum numbers in a partial wave analysis of the process $e^+e^-\to \pi^+\pi^-J/\psi$. We use a data sample of 1.92 fb$^{-1}$ accumulated at $\sqrt{s}=4.23$ and 4.26 GeV with the BESIII experiment. When parameterizing the $Z_c(3900)^\pm$ with a Flatte-like formula, we determine its pole mass $M_\textrm{pole}=(3881.2\pm4.2_\textrm{stat}\pm52.7_\textrm{syst})\textrm{MeV}/c^2$ and pole width $\Gamma_\textrm{pole}=(51.8\pm4.6_\textrm{stat}\pm36.0_\textrm{syst})\textrm{MeV}$. We also measure cross sections for the process $e^+e^-\to Z_c(3900)^+\pi^-+c.c.\to J/\psi\pi^+\pi^-$ and determine an upper limit at the 90\% confidence level for the process $e^+e^-\to Z_c(4020)^+\pi^-+c.c.\to J/\psi\pi^+\pi^-$.

## Full text

_Full body text omitted from this summary view._ Fetch the complete paper as Markdown: https://tomesphere.com/paper/1706.04100/full.md

## Figures

2 figures with captions in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1706.04100/full.md

## References

31 references — full list in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1706.04100/full.md

---
Source: https://tomesphere.com/paper/1706.04100