# Measurement of proton electromagnetic form factors in $e^+e^- \to   p\bar{p}$ in the energy region 2.00-3.08 GeV

**Authors:** M. Ablikim, M. N. Achasov, P. Adlarson, S. Ahmed, M. Albrecht, M., Alekseev, A. Amoroso, F. F. An, Q. An, Y. Bai, O. Bakina, R. Baldini Ferroli,, Y. Ban, K. Begzsuren, J. V. Bennett, N. Berger, M. Bertani, D. Bettoni, F., Bianchi, J Biernat, J. Bloms, I. Boyko, R. A. Briere, H. Cai, X. Cai, A., Calcaterra, G. F. Cao, N. Cao, S. A. Cetin, J. Chai, J. F. Chang, W. L., Chang, G. Chelkov, D. Y. Chen, G. Chen, H. S. Chen, J. C. Chen, M. L. Chen,, S. J. Chen, Y. B. Chen, W. Cheng, G. Cibinetto, F. Cossio, X. F. Cui, H. L., Dai, J. P. Dai, X. C. 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. Gao, Y. G. Gao, Z. Gao, B. Garillon,, I. Garzia, E. M. Gersabeck, 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, Y. R. Hou, 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,, N. Huesken, T. Hussain, 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, R. Kappert, 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, M. G. Kurth, W. K\"uhn, J. S., Lange, P. Larin, L. Lavezzi, H. Leithoff, T. Lenz, 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. H. Li, X. L., Li, X. N. Li, X. Q. Li, Z. B. Li, H. Liang, H. Liang, Y. F. Liang, Y. T., Liang, G. R. Liao, L. Z. Liao, J. Libby, C. X. Lin, D. X. Lin, Y. J. 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. M. Liu, Huanhuan Liu, Huihui Liu, J. B. Liu, J. Y. Liu, K. Y., Liu, Ke Liu, Q. Liu, S. B. Liu, T. Liu, X. Liu, X. Y. 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, S. Malde, 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., P. 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, V. Rodin, 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,, V. Thoren, 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. L. Wang, R. M. Wang, W. P. Wang, X. Wang, X. F. Wang, X. L. Wang, Y. Wang,, Y. F. Wang, Z. Wang, Z. G. Wang, Z. Y. Wang, Zongyuan Wang, T. Weber, D. H., Wei, P. Weidenkaff, H. W. Wen, S. P. Wen, U. Wiedner, G. Wilkinson, M. Wolke,, L. H. Wu, L. J. Wu, Z. Wu, L. Xia, Y. Xia, S. Y. Xiao, Y. J. Xiao, Z. J., Xiao, Y. G. Xie, Y. H. Xie, T. Y. Xing, 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, X. Q. 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. Zhang, 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, Yi 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, L. P. Zhou, Q. Zhou, X. Zhou, X. K. Zhou, X., R. Zhou, Xiaoyu Zhou, Xu Zhou, A. N. Zhu, J. Zhu, J. Zhu, K. Zhu, K. J. Zhu,, S. H. Zhu, W. J. Zhu, X. L. Zhu, Y. C. Zhu, Y. S. Zhu, Z. A. Zhu, J. Zhuang,, B. S. Zou, J. H. Zou

arXiv: 1905.09001 · 2020-02-05

## TL;DR

This study measures the proton electromagnetic form factors in electron-positron collisions over 2.00-3.08 GeV, achieving high precision and first-time measurements of certain form factors, enhancing understanding of proton structure.

## Contribution

The paper provides the most precise measurements of proton form factors in the time-like region within 2.00-3.08 GeV, including the first measurement of |G_E|.

## Key findings

- Measured the Born cross section with improved accuracy.
- Determined the electromagnetic form-factor ratio |G_E/G_M| with high precision.
- First measurement of the electric form factor |G_E| in this energy region.

## Abstract

The process of $e^+e^- \rightarrow p\bar{p}$ is studied at 22 center-of-mass energy points ($\sqrt{s}$) from 2.00 to 3.08 GeV, exploiting 688.5~pb$^{-1}$ of data collected with the BESIII detector operating at the BEPCII collider. The Born cross section~($\sigma_{p\bar{p}}$) of $e^+e^- \rightarrow p\bar{p}$ is measured with the energy-scan technique and it is found to be consistent with previously published data, but with much improved accuracy. In addition, the electromagnetic form-factor ratio ($|G_{E}/G_{M}|$) and the value of the effective ($|G_{\rm{eff}}|$), electric ($|G_E|$) and magnetic ($|G_M|$) form factors are measured by studying the helicity angle of the proton at 16 center-of-mass energy points. $|G_{E}/G_{M}|$ and $|G_M|$ are determined with high accuracy, providing uncertainties comparable to data in the space-like region, and $|G_E|$ is measured for the first time. We reach unprecedented accuracy, and precision results in the time-like region provide information to improve our understanding of the proton inner structure and to test theoretical models which depend on non-perturbative Quantum Chromodynamics.

---
Source: https://tomesphere.com/paper/1905.09001