# Observation of a narrow pentaquark state, $P_c(4312)^+$, and of two-peak   structure of the $P_c(4450)^+$

**Authors:** LHCb collaboration: R. Aaij, C. Abell\'an Beteta, B. Adeva, M., Adinolfi, C.A. Aidala, Z. Ajaltouni, S. Akar, P. Albicocco, J. Albrecht, F., Alessio, M. Alexander, A. Alfonso Albero, G. Alkhazov, P. Alvarez Cartelle,, A.A. Alves Jr, S. Amato, Y. Amhis, L. An, L. Anderlini, G. Andreassi, M., Andreotti, J.E. Andrews, F. Archilli, P. d'Argent, J. Arnau Romeu, A., Artamonov, M. Artuso, K. Arzymatov, E. Aslanides, M. Atzeni, B. Audurier, S., Bachmann, J.J. Back, S. Baker, V. Balagura, W. Baldini, A. Baranov, R.J., Barlow, S. Barsuk, W. Barter, M. Bartolini, F. Baryshnikov, V. Batozskaya, B., Batsukh, A. Battig, V. Battista, A. Bay, F. Bedeschi, I. Bediaga, A. Beiter,, L.J. Bel, V. Belavin, S. Belin, N. Beliy, V. Bellee, N. Belloli, K. Belous,, I. Belyaev, E. Ben-Haim, G. Bencivenni, S. Benson, S. Beranek, A. Berezhnoy,, R. Bernet, D. Berninghoff, E. Bertholet, A. Bertolin, C. Betancourt, F., Betti, M.O. Bettler, M. van Beuzekom, Ia. Bezshyiko, S. Bhasin, J. Bhom, M.S., Bieker, S. Bifani, P. Billoir, A. Birnkraut, A. Bizzeti, M. Bj{\o}rn, M.P., Blago, T. Blake, F. Blanc, S. Blusk, D. Bobulska, V. Bocci, O. Boente Garcia,, T. Boettcher, A. Bondar, N. Bondar, S. Borghi, M. Borisyak, M. Borsato, M., Boubdir, T.J.V. Bowcock, C. Bozzi, S. Braun, A. Brea Rodriguez, M. Brodski,, J. Brodzicka, A. Brossa Gonzalo, D. Brundu, E. Buchanan, A. Buonaura, C., Burr, A. Bursche, J.S. Butter, J. Buytaert, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai,, R. Calabrese, S. Cali, R. Calladine, M. Calvi, M. Calvo Gomez, A. Camboni, P., Campana, D.H. Campora Perez, L. Capriotti, A. Carbone, G. Carboni, R., Cardinale, A. Cardini, P. Carniti, K. Carvalho Akiba, A. Casais Vidal, G., Casse, M. Cattaneo, G. Cavallero, R. Cenci, M.G. Chapman, M. Charles, Ph., Charpentier, G. Chatzikonstantinidis, M. Chefdeville, V. Chekalina, C. Chen,, S. Chen, S.-G. Chitic, V. Chobanova, M. Chrzaszcz, A. Chubykin, P. Ciambrone,, X. Cid Vidal, G. Ciezarek, F. Cindolo, P.E.L. Clarke, M. Clemencic, H.V., Cliff, J. Closier, V. Coco, J.A.B. Coelho, J. Cogan, E. Cogneras, L., Cojocariu, P. Collins, T. Colombo, A. Comerma-Montells, A. Contu, G. Coombs,, S. Coquereau, G. Corti, C.M. Costa Sobral, B. Couturier, G.A. Cowan, D.C., Craik, A. Crocombe, M. Cruz Torres, R. Currie, C. D'Ambrosio, C.L. Da Silva,, E. Dall'Occo, J. Dalseno, A. Danilina, A. Davis, O. De Aguiar Francisco, K., De Bruyn, S. De Capua, M. De Cian, J.M. De Miranda, L. De Paula, M. De Serio,, P. De Simone, C.T. Dean, W. Dean, D. Decamp, L. Del Buono, B. Delaney, H.-P., Dembinski, M. Demmer, A. Dendek, D. Derkach, O. Deschamps, F. Desse, F., Dettori, B. Dey, A. Di Canto, P. Di Nezza, S. Didenko, H. Dijkstra, F., Dordei, M. Dorigo, A. Dosil Su\'arez, L. Douglas, A. Dovbnya, K. Dreimanis,, L. Dufour, G. Dujany, P. Durante, J.M. Durham, D. Dutta, R. Dzhelyadin, M., Dziewiecki, A. Dziurda, A. Dzyuba, S. Easo, U. Egede, V. Egorychev, S., Eidelman, S. Eisenhardt, U. Eitschberger, S. Ek-In, R. Ekelhof, L. Eklund, S., Ely, A. Ene, S. Escher, S. Esen, T. Evans, A. Falabella, N. Farley, S. Farry,, D. Fazzini, P. Fernandez Declara, A. Fernandez Prieto, C., Fern\'andez-Ram\'irez, F. Ferrari, L. Ferreira Lopes, F. Ferreira Rodrigues,, S. Ferreres Sole, M. Ferro-Luzzi, S. Filippov, R.A. Fini, M. Fiorini, M., Firlej, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, M. Fontana, F. Fontanelli,, R. Forty, V. Franco Lima, M. Franco Sevilla, M. Frank, C. Frei, J. Fu, W., Funk, C. F\"arber, M. F\'eo, E. Gabriel, A. Gallas Torreira, D. Galli, S., Gallorini, S. Gambetta, Y. Gan, M. Gandelman, P. Gandini, Y. Gao, L.M. Garcia, Martin, B. Garcia Plana, J. Garc\'ia Pardi\~nas, J. Garra Tico, L. Garrido,, D. Gascon, C. Gaspar, G. Gazzoni, D. Gerick, E. Gersabeck, M. Gersabeck, T., Gershon, D. Gerstel, Ph. Ghez, V. Gibson, O.G. Girard, P. Gironella Gironell,, L. Giubega, K. Gizdov, V.V. Gligorov, D. Golubkov, A. Golutvin, A. Gomes,, I.V. Gorelov, C. Gotti, E. Govorkova, J.P. Grabowski, R. Graciani Diaz, L.A., Granado Cardoso, E. Graug\'es, E. Graverini, G. Graziani, A. Grecu, R. Greim,, P. Griffith, L. Grillo, L. Gruber, B.R. Gruberg Cazon, C. Gu, X. Guo, E., Gushchin, A. Guth, Yu. Guz, T. Gys, C. G\"obel, T. Hadavizadeh, C., Hadjivasiliou, G. Haefeli, C. Haen, S.C. Haines, B. Hamilton, Q. Han, X. Han,, T.H. Hancock, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, T. Harrison, C. Hasse, M., Hatch, J. He, M. Hecker, K. Heinicke, A. Heister, K. Hennessy, L. Henry, E., van Herwijnen, J. Heuel, M. He{\ss}, A. Hicheur, R. Hidalgo Charman, D. Hill,, M. Hilton, P.H. Hopchev, J. Hu, W. Hu, W. Huang, Z.C. Huard, W. Hulsbergen,, T. Humair, M. Hushchyn, D. Hutchcroft, D. Hynds, P. Ibis, M. Idzik, P. Ilten,, A. Inglessi, A. Inyakin, K. Ivshin, R. Jacobsson, S. Jakobsen, J. Jalocha, E., Jans, B.K. Jashal, A. Jawahery, F. Jiang, M. John, D. Johnson, C.R. Jones, C., Joram, B. Jost, N. Jurik, S. Kandybei, M. Karacson, J.M. Kariuki, S. Karodia,, N. Kazeev, M. Kecke, F. Keizer, M. Kelsey, M. Kenzie, T. Ketel, B. Khanji, A., Kharisova, C. Khurewathanakul, K.E. Kim, T. Kirn, V.S. Kirsebom, S. Klaver,, K. Klimaszewski, S. Koliiev, M. Kolpin, A. Kondybayeva, A. Konoplyannikov, R., Kopecna, P. Koppenburg, I. Kostiuk, O. Kot, S. Kotriakhova, M. Kozeiha, L., Kravchuk, M. Kreps, F. Kress, S. Kretzschmar, P. Krokovny, W. Krupa, W., Krzemien, W. Kucewicz, M. Kucharczyk, V. Kudryavtsev, G.J. Kunde, A.K., Kuonen, T. Kvaratskheliya, D. Lacarrere, G. Lafferty, A. Lai, D. Lancierini,, G. Lanfranchi, C. Langenbruch, T. Latham, C. Lazzeroni, R. Le Gac, A. Leflat,, R. Lef\`evre, F. Lemaitre, O. Leroy, T. Lesiak, B. Leverington, H. Li, P.-R., Li, X. Li, Y. Li, Z. Li, X. Liang, T. Likhomanenko, R. Lindner, P. Ling, F., Lionetto, V. Lisovskyi, G. Liu, X. Liu, D. Loh, A. Loi, J. Lomba Castro, I., Longstaff, J.H. Lopes, G. Loustau, G.H. Lovell, D. Lucchesi, M. Lucio, Martinez, Y. Luo, A. Lupato, E. Luppi, O. Lupton, A. Lusiani, X. Lyu, R. Ma,, F. Machefert, F. Maciuc, V. Macko, P. Mackowiak, S. Maddrell-Mander, O. Maev,, K. Maguire, D. Maisuzenko, M.W. Majewski, S. Malde, B. Malecki, A. Malinin,, T. Maltsev, H. Malygina, G. Manca, G. Mancinelli, D. Marangotto, J. Maratas,, J.F. Marchand, U. Marconi, C. Marin Benito, M. Marinangeli, P. Marino, J., Marks, P.J. Marshall, G. Martellotti, L. Martinazzoli, M. Martinelli, D., Martinez Santos, F. Martinez Vidal, A. Massafferri, M. Materok, R. Matev, A., Mathad, Z. Mathe, V. Matiunin, C. Matteuzzi, K.R. Mattioli, A. Mauri, E., Maurice, B. Maurin, M. McCann, A. McNab, R. McNulty, J.V. Mead, B. Meadows,, C. Meaux, N. Meinert, D. Melnychuk, M. Merk, A. Merli, E. Michielin, M., Mikhasenko, D.A. Milanes, E. Millard, M.-N. Minard, L. Minzoni, D.S. Mitzel,, A. Mogini, R.D. Moise, T. Momb\"acher, I.A. Monroy, S. Monteil, M. Morandin,, G. Morello, M.J. Morello, J. Moron, A.B. Morris, R. Mountain, H. Mu, F., Muheim, M. Mukherjee, M. Mulder, C.H. Murphy, D. Murray, A. M\"odden, D., M\"uller, J. M\"uller, K. M\"uller, V. M\"uller, P. Naik, T. Nakada, R., Nandakumar, A. Nandi, T. Nanut, I. Nasteva, M. Needham, N. Neri, S. Neubert,, N. Neufeld, R. Newcombe, T.D. Nguyen, C. Nguyen-Mau, S. Nieswand, R. Niet, N., Nikitin, N.S. Nolte, D.P. O'Hanlon, A. Oblakowska-Mucha, V. Obraztsov, S., Ogilvy, R. Oldeman, C.J.G. Onderwater, J. D. Osborn, A. Ossowska, J.M., Otalora Goicochea, T. Ovsiannikova, P. Owen, A. Oyanguren, P.R. Pais, T., Pajero, A. Palano, M. Palutan, G. Panshin, A. Papanestis, M. Pappagallo, L.L., Pappalardo, W. Parker, C. Parkes, G. Passaleva, A. Pastore, M. Patel, C., Patrignani, A. Pearce, A. Pellegrino, G. Penso, M. Pepe Altarelli, S., Perazzini, D. Pereima, P. Perret, L. Pescatore, K. Petridis, A. Petrolini, A., Petrov, S. Petrucci, M. Petruzzo, B. Pietrzyk, G. Pietrzyk, M. Pikies, M., Pili, A. Pilloni, D. Pinci, J. Pinzino, F. Pisani, A. Piucci, V. Placinta, S., Playfer, J. Plews, M. Plo Casasus, F. Polci, M. Poli Lener, M. Poliakova, A., Poluektov, N. Polukhina, I. Polyakov, E. Polycarpo, G.J. Pomery, S. Ponce, A., Popov, D. Popov, S. Poslavskii, E. Price, C. Prouve, V. Pugatch, A. Puig, Navarro, H. Pullen, G. Punzi, W. Qian, J. Qin, R. Quagliani, B. Quintana,, N.V. Raab, B. Rachwal, J.H. Rademacker, M. Rama, M. Ramos Pernas, M.S., Rangel, F. Ratnikov, G. Raven, M. Ravonel Salzgeber, M. Reboud, F. Redi, S., Reichert, A.C. dos Reis, F. Reiss, C. Remon Alepuz, Z. Ren, V. Renaudin, S., Ricciardi, S. Richards, K. Rinnert, P. Robbe, A. Robert, A.B. Rodrigues, E., Rodrigues, J.A. Rodriguez Lopez, M. Roehrken, S. Roiser, A. Rollings, V., Romanovskiy, A. Romero Vidal, J.D. Roth, M. Rotondo, M.S. Rudolph, T. Ruf, J., Ruiz Vidal, J.J. Saborido Silva, N. Sagidova, B. Saitta, V. Salustino, Guimaraes, C. Sanchez Gras, C. Sanchez Mayordomo, B. Sanmartin Sedes, R., Santacesaria, C. Santamarina Rios, M. Santimaria, E. Santovetti, G. Sarpis,, A. Sarti, C. Satriano, A. Satta, M. Saur, D. Savrina, S. Schael, M., Schellenberg, M. Schiller, H. Schindler, M. Schmelling, T. Schmelzer, B., Schmidt, O. Schneider, A. Schopper, H.F. Schreiner, M. Schubiger, S. Schulte,, M.H. Schune, R. Schwemmer, B. Sciascia, A. Sciubba, A. Semennikov, E.S., Sepulveda, A. Sergi, N. Serra, J. Serrano, L. Sestini, A. Seuthe, P. Seyfert,, M. Shapkin, T. Shears, L. Shekhtman, V. Shevchenko, E. Shmanin, B.G. Siddi,, R. Silva Coutinho, L. Silva de Oliveira, G. Simi, S. Simone, I. Skiba, N., Skidmore, T. Skwarnicki, M.W. Slater, J.G. Smeaton, E. Smith, I.T. Smith, M., Smith, M. Soares, l. Soares Lavra, M.D. Sokoloff, F.J.P. Soler, B. Souza De, Paula, B. Spaan, E. Spadaro Norella, P. Spradlin, F. Stagni, M. Stahl, S., Stahl, P. Stefko, S. Stefkova, O. Steinkamp, S. Stemmle, O. Stenyakin, M., Stepanova, H. Stevens, A. Stocchi, S. Stone, S. Stracka, M.E. Stramaglia, M., Straticiuc, U. Straumann, S. Strokov, J. Sun, L. Sun, Y. Sun, K. Swientek, A., Szabelski, A. Szczepaniak, T. Szumlak, M. Szymanski, S. T'Jampens, Z. Tang,, T. Tekampe, G. Tellarini, F. Teubert, E. Thomas, J. van Tilburg, M.J. Tilley,, V. Tisserand, M. Tobin, S. Tolk, L. Tomassetti, D. Tonelli, D.Y. Tou, E., Tournefier, M. Traill, M.T. Tran, A. Trisovic, A. Tsaregorodtsev, G. Tuci, A., Tully, N. Tuning, A. Ukleja, A. Usachov, A. Ustyuzhanin, U. Uwer, A. Vagner,, V. Vagnoni, A. Valassi, S. Valat, G. Valenti, H. Van Hecke, C.B. Van Hulse,, A. Vasiliev, R. Vazquez Gomez, P. Vazquez Regueiro, S. Vecchi, M. van Veghel,, J.J. Velthuis, M. Veltri, A. Venkateswaran, M. Vernet, M. Veronesi, M., Vesterinen, J.V. Viana Barbosa, D. Vieira, M. Vieites Diaz, H. Viemann, X., Vilasis-Cardona, A. Vitkovskiy, M. Vitti, V. Volkov, A. Vollhardt, D. Vom, Bruch, B. Voneki, A. Vorobyev, V. Vorobyev, N. Voropaev, J.A. de Vries, C., V\'azquez Sierra, R. Waldi, J. Walsh, J. Wang, J. Wang, M. Wang, Y. Wang, Z., Wang, D.R. Ward, H.M. Wark, N.K. Watson, D. Websdale, A. Weiden, C. Weisser,, M. Whitehead, G. Wilkinson, M. Wilkinson, I. Williams, M.R.J. Williams, M., Williams, T. Williams, F.F. Wilson, M. Winn, W. Wislicki, M. Witek, G., Wormser, S.A. Wotton, K. Wyllie, D. Xiao, Y. Xie, H. Xing, A. Xu, L. Xu, M., Xu, Q. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Yang, Z. Yang, Y. Yao, L.E. Yeomans, H. Yin, J., Yu, X. Yuan, O. Yushchenko, K.A. Zarebski, M. Zavertyaev, M. Zeng, D. Zhang,, L. Zhang, S. Zhang, W.C. Zhang, Y. Zhang, A. Zhelezov, Y. Zheng, X. Zhu, V., Zhukov, J.B. Zonneveld, S. Zucchelli

arXiv: 1904.03947 · 2019-06-12

## TL;DR

This paper reports the discovery of a new narrow pentaquark state, $P_c(4312)^+$, and confirms the two-peak structure of the $P_c(4450)^+$, providing insights into their decay modes and underlying dynamics.

## Contribution

It presents the first observation of the $P_c(4312)^+$ state and clarifies the structure of the $P_c(4450)^+$ as two overlapping peaks, improving understanding of pentaquark states.

## Key findings

- Discovery of $P_c(4312)^+$ with $7.3\sigma$ significance.
- Confirmation of $P_c(4450)^+$ as two narrow overlapping peaks.
- Proximity to $\\Sigma_c^+\bar{D}^{0}$ and $\\Sigma_c^+\bar{D}^{*0}$ thresholds suggests their role in the states' dynamics.

## Abstract

A narrow pentaquark state, $P_c(4312)^+$, decaying to $J/\psi p$ is discovered with a statistical significance of $7.3\sigma$ in a data sample of ${\Lambda_b^0\to J/\psi p K^-}$ decays which is an order of magnitude larger than that previously analyzed by the LHCb collaboration. The $P_c(4450)^+$ pentaquark structure formerly reported by LHCb is confirmed and observed to consist of two narrow overlapping peaks, $P_c(4440)^+$ and $P_c(4457)^+$, where the statistical significance of this two-peak interpretation is $5.4\sigma$. Proximity of the $\Sigma_c^+\bar{D}^{0}$ and $\Sigma_c^+\bar{D}^{*0}$ thresholds to the observed narrow peaks suggests that they play an important role in the dynamics of these states.

## Full text

_Full body text omitted from this summary view._ Fetch the complete paper as Markdown: https://tomesphere.com/paper/1904.03947/full.md

## Figures

13 figures with captions in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1904.03947/full.md

## References

44 references — full list in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1904.03947/full.md

---
Source: https://tomesphere.com/paper/1904.03947