# Study of electromagnetic Dalitz decays $\chi_{cJ} \rightarrow   \mu^{+}\mu^{-}J/\psi$

**Authors:** M. Ablikim, M. N. Achasov, S. Ahmed, M. Albrecht, M. Alekseev, A., Amoroso, F. F. An, Q. An, Y. Bai, O. Bakina, R. Baldini Ferroli, Y. Ban, K., Begzsuren, D. W. Bennett, J. V. Bennett, N. Berger, M. Bertani, D. Bettoni,, F. Bianchi, J. Bloms, I. Boyko, R. A. Briere, H. Cai, X. Cai, A. Calcaterra,, G. F. Cao, S. A. Cetin, J. Chai, J. F. Chang, W. L. Chang, G. Chelkov, G., Chen, H. S. Chen, J. C. Chen, M. L. Chen, S. J. Chen, Y. B. Chen, W. Cheng,, G. Cibinetto, F. Cossio, 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, J. Z. Fan, J. Fang, S. S., Fang, Y. Fang, R. Farinelli, L. Fava, F. Feldbauer, G. Felici, C. Q. Feng, M., Fritsch, C. D. Fu, Y. Fu, Q. Gao, X. L. Gao, Y. Gao, Y. G. Gao, Z. Gao, B., Garillon, I. Garzia, A. Gilman, K. Goetzen, L. Gong, W. X. Gong, W. Gradl, M., Greco, L. M. Gu, M. H. Gu, Y. T. Gu, A. Q. Guo, L. B. Guo, R. P. Guo, Y. P., Guo, A. Guskov, S. Han, X. Q. Hao, F. A. Harris, K. L. He, F. H. Heinsius, T., Held, Y. K. Heng, Z. L. Hou, H. M. Hu, J. F. Hu, T. Hu, Y. Hu, G. S. Huang,, J. S. Huang, X. T. Huang, X. Z. Huang, Z. L. Huang, T. Hussain, N. Hsken, W., Ikegami Andersson, W. Imoehl, M. Irshad, Q. Ji, Q. P. Ji, X. B. Ji, X. L. Ji,, H. L. Jiang, X. S. Jiang, X. Y. Jiang, J. B. Jiao, Z. Jiao, D. P. Jin, S., Jin, Y. Jin, T. Johansson, N. Kalantar-Nayestanaki, X. S. Kang, M. Kavatsyuk,, B. C. Ke, I. K. Keshk, T. Khan, A. Khoukaz, P. Kiese, R. Kiuchi, R. Kliemt,, L. Koch, O. B. Kolcu, B. Kopf, M. Kuemmel, M. Kuessner, A. Kupsc, M. Kurth,, W. K\"uhn, J. S. Lange, P. Larin, L. Lavezzi, H. Leithoff, C. Li, Cheng Li,, D. M. Li, F. Li, F. Y. Li, G. Li, H. B. Li, H. J. Li, J. C. Li, J. W. Li, Ke, Li, L. K. Li, Lei Li, P. L. Li, P. R. Li, Q. Y. Li, W. D. Li, W. G. Li, X. L., Li, X. N. Li, X. Q. Li, X.H. Li, Z. B. Li, H. Liang, Y. F. Liang, Y. T., Liang, G. R. Liao, L. Z. Liao, J. Libby, C. X. Lin, D. X. Lin, B. Liu, B. J., Liu, C. X. Liu, D. Liu, D. Y. Liu, F. H. Liu, Fang Liu, Feng Liu, H. B. Liu,, H. L Liu, H. M. Liu, Huanhuan Liu, Huihui Liu, J. B. Liu, J. Y. Liu, K. Y., Liu, Ke Liu, Q. Liu, S. B. Liu, X. Liu, Y. B. Liu, Z. A. Liu, Zhiqing Liu, Y., F. Long, X. C. Lou, H. J. Lu, J. D. Lu, J. G. Lu, Y. Lu, Y. P. Lu, C. L. Luo,, M. X. Luo, P. W. Luo, T. Luo, X. L. Luo, S. Lusso, X. R. Lyu, F. C. Ma, H. L., Ma, L. L. Ma, M. M. Ma, Q. M. Ma, X. N. Ma, X. X. Ma, X. Y. Ma, Y. M. Ma, F., E. Maas, M. Maggiora, S. Maldaner, Q. A. Malik, A. Mangoni, Y. J. Mao, Z. P., Mao, S. Marcello, Z. X. Meng, 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, A. Mustafa, S. Nakhoul, Y. Nefedov, F. Nerling, I. B. Nikolaev,, Z. Ning, S. Nisar, S. L. Niu, S. L. Olsen, Q. Ouyang, S. Pacetti, Y. Pan, M., Papenbrock, P. Patteri, M. Pelizaeus, H. P. Peng, K. Peters, J. Pettersson,, J. L. Ping, R. G. Ping, A. Pitka, R. Poling, V. Prasad, M. Qi, T. Y. Qi, S., Qian, C. F. Qiao, N. Qin, X. S. Qin, Z. H. Qin, J. F. Qiu, S. Q. Qu, K. H., Rashid, C. F. Redmer, M. Richter, M. Ripka, A. Rivetti, M. Rolo, G. Rong, Ch., Rosner, M. Rump, A. Sarantsev, M. Savri\'e, K. Schoenning, W. Shan, X. Y., Shan, M. Shao, C. P. Shen, P. X. Shen, X. Y. Shen, H. Y. Sheng, X. Shi, X. D, Shi, J. J. Song, Q. Q. Song, X. Y. Song, S. Sosio, C. Sowa, S. Spataro, F. F., Sui, 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. Sun, Y. T Tan, C. J. Tang, G. Y. Tang, X. Tang,, B. Tsednee, I. Uman, B. Wang, B. L. Wang, C. W. Wang, D. Y. Wang, H. H. Wang,, K. Wang, L. L. Wang, L. S . Wang, M. Wang, M. Z. Wang, Meng Wang, P. Wang, P., L. Wang, R. M. Wang, W. P. Wang, X. Wang, X. F. Wang, Y. Wang, Y. F. Wang, Z., Wang, Z. G. Wang, Z. Y. Wang, Zongyuan 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, Y. Xia, Y. J. Xiao, Z. J. Xiao, Y. G. Xie, Y. H. Xie, X. A. Xiong, Q. L., Xiu, G. F. Xu, L. Xu, Q . J. Xu, W. Xu, X. P. Xu, F. Yan, L. Yan, W. B. Yan,, W. C. Yan, Y. H. Yan, H. J. Yang, H. X. Yang, L. Yang, R. X. Yang, S. L., Yang, Y. H. Yang, Y. X. Yang, Yifan Yang, Z. Q. 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, B. X. Zhang, B. Y. Zhang, C. C. Zhang, D. H. Zhang, H., H. Zhang, H. Y. Zh ang, J. Zhang, J. L. Zhang, J. Q. Zhang, J. W. Zhang, J., Y. Zhang, J. Z. Zhang, K. Zhang, L. Zhang, S. F. Zhang, T. J. Zhang, X. Y., Zhang, Y. Zhang, Y. H. Zhang, Y. T. Zhang, Yang Zhang, Yao 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, S. J. Zhao, T. C. Zhao, Y. B., Zhao, Z. G. Zhao, A. Zhemchugov, B. Zheng, J. P. Zheng, Y. Zheng, Y. H., Zheng, B. Zhong, L. Zhou, Q. Zhou, X. Zhou, X. K. Zhou, X. R. Zh ou, Xiaoyu, Zhou, Xu Zhou, A. N. Zhu, J. Zhu, J. Zhu, K. Zhu, K. J. Zhu, S. H. Zhu, X. L., Zhu, Y. C. Zhu, Y. S. Zhu, Z. A. Zh u, J. Zhuang, B. S. Zou, J. H. Zou

arXiv: 1901.06627 · 2019-03-27

## TL;DR

This study measures the branching fractions of certain electromagnetic Dalitz decays of $oldsymbol{	ext{chi}_cJ}$ particles into $oldsymbol{	ext{mu}^+	ext{mu}^- J/	ext{psi}}$ using a large dataset, observing $	ext{chi}_{c1,2}$ decays and setting limits on $	ext{chi}_{c0}$.

## Contribution

First measurement of $	ext{chi}_cJ$ electromagnetic Dalitz decays into $	ext{mu}^+	ext{mu}^- J/	ext{psi}$ with observed $	ext{chi}_{c1,2}$ decays and new upper limits for $	ext{chi}_{c0}$.

## Key findings

- Observed $	ext{chi}_{c1,2}$ decays with measured branching fractions.
-  No significant $	ext{chi}_{c0}$ decay observed, upper limit set.
-  Studied di-muon invariant mass dependent transition form factor.

## Abstract

Using $4.48 \times 10^{8}$ $\psi(3686)$ events collected with the BESIII detector, we search for the decays $\chi_{cJ} \rightarrow \mu^{+}\mu^{-}J/\psi$ through the radiative decays $\psi(3686) \rightarrow \gamma\chi_{cJ}$, where $J=0,1,2$. The decays $\chi_{c1,2} \rightarrow \mu^{+}\mu^{-}J/\psi$ are observed, and the corresponding branching fractions are measured to be $\mathcal{B}(\chi_{c1} \rightarrow \mu^{+}\mu^{-}J/\psi) = (2.51 \pm 0.18 \pm 0.20)\times10^{-4}$ and $\mathcal{B}(\chi_{c2} \rightarrow \mu^{+}\mu^{-}J/\psi) = (2.33 \pm 0.18 \pm 0.29)\times10^{-4}$, where the first uncertainty is statistical and the second one systematic. No significant $\chi_{c0} \rightarrow \mu^{+}\mu^{-}J/\psi$ decay is observed, and the upper limit on the branching fraction is determined to be $2.0\times10^{-5}$ at 90% confidence level. Also, we present a study of di-muon invariant mass dependent transition form factor for the decays $\chi_{c1,2} \rightarrow \mu^{+}\mu^{-}J/\psi$.

## Full text

_Full body text omitted from this summary view._ Fetch the complete paper as Markdown: https://tomesphere.com/paper/1901.06627/full.md

## Figures

8 figures with captions in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1901.06627/full.md

## References

22 references — full list in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1901.06627/full.md

---
Source: https://tomesphere.com/paper/1901.06627