# Observation of new resonances in the $\Lambda_{b}^0\pi^+\pi^-$ system

**Authors:** LHCb collaboration: R. Aaij, C. Abell\'an Beteta, T. Ackernley, B., Adeva, M. Adinolfi, H. Afsharnia, C.A. Aidala, S. Aiola, 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, F. Archilli, 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, G. Bassi, V., Batozskaya, B. Batsukh, A. Battig, V. Battista, A. Bay, M. Becker, F., Bedeschi, I. Bediaga, A. Beiter, L.J. Bel, V. Belavin, S. Belin, N. Beliy, V., Bellee, K. Belous, I. Belyaev, G. Bencivenni, E. Ben-Haim, S. Benson, S., Beranek, A. Berezhnoy, R. Bernet, D. Berninghoff, E. Bertholet, A. Bertolin,, C. Betancourt, F. Betti, M.O. Bettler, 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. Boldyrev, A. Bondar, N. Bondar, S. Borghi, M., Borisyak, M. Borsato, J.T. Borsuk, 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, J. Cerasoli, M.G. Chapman, M. Charles, Ph. Charpentier,, G. Chatzikonstantinidis, M. Chefdeville, V. Chekalina, C. Chen, S. Chen, A., Chernov, S.-G. Chitic, V. Chobanova, M. Chrzaszcz, A. Chubykin, P. Ciambrone,, M.F. Cicala, X. Cid Vidal, G. Ciezarek, F. Cindolo, P.E.L. Clarke, M., Clemencic, H.V. Cliff, J. Closier, J.L. Cobbledick, V. Coco, J.A.B. Coelho,, J. Cogan, E. Cogneras, L. Cojocariu, P. Collins, T. Colombo, A., Comerma-Montells, A. Contu, N. Cooke, 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.L. Da Silva, E. Dall'Occo, J. Dalseno, C. D'Ambrosio, A., Danilina, P. d'Argent, 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,, J.A. de Vries, C.T. Dean, W. Dean, D. Decamp, L. Del Buono, B. Delaney, H.-P., Dembinski, M. Demmer, A. Dendek, V. Denysenko, 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.C. dos Reis, A. Dosil Su\'arez, L. Douglas, A., Dovbnya, K. Dreimanis, M.W. Dudek, 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, R. Ekelhof, S., Ek-In, L. Eklund, S. Ely, A. Ene, S. Escher, S. Esen, T. Evans, A. Falabella,, J. Fan, N. Farley, S. Farry, D. Fazzini, M. F\'eo, P. Fernandez Declara, A., Fernandez Prieto, F. Ferrari, L. Ferreira Lopes, F. Ferreira Rodrigues, S., Ferreres Sole, M. Ferro-Luzzi, S. Filippov, R.A. Fini, M. Fiorini, M. Firlej,, K.M. Fischer, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, M. Fontana, F., Fontanelli, R. Forty, V. Franco Lima, M. Franco Sevilla, M. Frank, C. Frei,, D.A. Friday, J. Fu, W. Funk, E. Gabriel, A. Gallas Torreira, D. Galli, S., Gallorini, S. Gambetta, Y. Gan, M. Gandelman, P. Gandini, Y. Gao, L.M. Garcia, Martin, J. Garc\'ia Pardi\~nas, B. Garcia Plana, F.A. Garcia Rosales, 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, A., Giovent\`u, O.G. Girard, P. Gironella Gironell, L. Giubega, C. Giugliano, K., Gizdov, V.V. Gligorov, C. G\"obel, D. Golubkov, A. Golutvin, A. Gomes, I.V., Gorelov, C. Gotti, E. Govorkova, J.P. Grabowski, R. Graciani Diaz, T., Grammatico, 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, E. Gushchin, A. Guth, Yu. Guz, T. Gys, T. Hadavizadeh, C. Hadjivasiliou,, G. Haefeli, C. Haen, S.C. Haines, P.M. Hamilton, Q. Han, X. Han, T.H., Hancock, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, T. Harrison, R. Hart, C. Hasse, M., Hatch, J. He, M. Hecker, K. Heijhoff, K. Heinicke, A. Heister, A.M., Hennequin, K. Hennessy, L. Henry, M. He{\ss}, J. Heuel, 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, R.J. Hunter, 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, V. Jevtic, F. Jiang, M. John, D. Johnson, C.R. Jones, 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, A. Kondybayeva, A. Konoplyannikov, P. Kopciewicz,, R. Kopecna, P. Koppenburg, I. Kostiuk, O. Kot, S. Kotriakhova, M. Kozeiha, L., Kravchuk, R.D. Krawczyk, M. Kreps, F. Kress, S. Kretzschmar, P. Krokovny, W., Krupa, W. Krzemien, W. Kucewicz, M. Kucharczyk, V. Kudryavtsev, H.S., Kuindersma, G.J. Kunde, A.K. Kuonen, T. Kvaratskheliya, D. Lacarrere, G., Lafferty, A. Lai, D. Lancierini, J.J. Lane, G. Lanfranchi, C. Langenbruch, T., Latham, F. Lazzari, C. Lazzeroni, R. Le Gac, R. Lef\`evre, A. Leflat, F., Lemaitre, O. Leroy, T. Lesiak, B. Leverington, H. Li, P.-R. Li, X. Li, Y. Li,, Z. Li, X. Liang, R. Lindner, 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, S. Maccolini, F. Machefert, F. Maciuc, V. Macko,, P. Mackowiak, S. Maddrell-Mander, L.R. Madhan Mohan, O. Maev, A. Maevskiy, K., Maguire, D. Maisuzenko, M.W. Majewski, S. Malde, B. Malecki, A. Malinin, T., Maltsev, H. Malygina, G. Manca, G. Mancinelli, R. Manera Escalero, D., Manuzzi, D. Marangotto, J. Maratas, J.F. Marchand, U. Marconi, S. Mariani, 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, M. McCann, L., Mcconnell, A. McNab, R. McNulty, J.V. Mead, B. Meadows, C. Meaux, N. Meinert,, D. Melnychuk, S. Meloni, M. Merk, A. Merli, E. Michielin, D.A. Milanes, E., Millard, M.-N. Minard, O. Mineev, L. Minzoni, S.E. Mitchell, B. Mitreska,, D.S. Mitzel, A. M\"odden, 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,, A.G. Morris, R. Mountain, H. Mu, F. Muheim, M. Mukherjee, M. Mulder, D., M\"uller, J. M\"uller, K. M\"uller, V. M\"uller, C.H. Murphy, D. Murray, P., Muzzetto, 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, E.M. Niel, S. Nieswand, N. Nikitin, N.S. Nolte, A., Oblakowska-Mucha, V. Obraztsov, S. Ogilvy, D.P. O'Hanlon, 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, 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, K. Prasanth, L. Promberger, 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, 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, M., Romero Lamas, A. Romero Vidal, J.D. Roth, M. Rotondo, M.S. Rudolph, T. Ruf,, J. Ruiz Vidal, J. Ryzka, J.J. Saborido Silva, N. Sagidova, B. Saitta, C., Sanchez Gras, C. Sanchez Mayordomo, B. Sanmartin Sedes, R. Santacesaria, C., Santamarina Rios, P. Santangelo, M. Santimaria, E. Santovetti, G. Sarpis, A., Sarti, C. Satriano, A. Satta, M. Saur, D. Savrina, L.G. Scantlebury Smead, 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, S., Sellam, A. Semennikov, A. Sergi, N. Serra, J. Serrano, L. Sestini, A. Seuthe,, P. Seyfert, D.M. Shangase, M. Shapkin, T. Shears, L. Shekhtman, V., Shevchenko, E. Shmanin, J.D. Shupperd, 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, P. Svihra, K. Swientek, A., Szabelski, T. Szumlak, M. Szymanski, S. Taneja, Z. Tang, T. Tekampe, G., Tellarini, F. Teubert, E. Thomas, K.A. Thomson, M.J. Tilley, V. Tisserand, S., T'Jampens, 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, M. van Beuzekom, H. Van Hecke,, E. van Herwijnen, C.B. Van Hulse, J. van Tilburg, M. van Veghel, R. Vazquez, Gomez, P. Vazquez Regueiro, C. V\'azquez Sierra, S. Vecchi, 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, V. Volkov, A. Vollhardt, D. Vom Bruch, B. Voneki, A. Vorobyev, V., Vorobyev, N. Voropaev, 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, B.D.C. Westhenry, D.J. White, M. Whitehead, D. Wiedner, G., Wilkinson, M. Wilkinson, I. Williams, M. Williams, M.R.J. Williams, T., Williams, F.F. Wilson, M. Winn, W. Wislicki, M. Witek, G. Wormser, S.A., Wotton, H. Wu, K. Wyllie, Z. Xiang, 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. Zdybal, M., Zeng, D. Zhang, L. Zhang, S. Zhang, W.C. Zhang, Y. Zhang, A. Zhelezov, Y., Zheng, X. Zhou, Y. Zhou, X. Zhu, V. Zhukov, J.B. Zonneveld, S. Zucchelli

arXiv: 1907.13598 · 2020-02-25

## TL;DR

This paper reports the discovery of two new narrow excited states in the $\Lambda_b^0	ext{-}\pi^+	ext{-}\pi^-$ spectrum, measured with high precision, and interprets them as a doublet of $\Lambda_b	ext{(1D)}^0$ states.

## Contribution

It provides the first observation and precise measurements of two nearly degenerate $\Lambda_b$ excited states, suggesting their identification as a $\Lambda_b	ext{(1D)}^0$ doublet.

## Key findings

- Two new $\Lambda_b$ excited states observed with masses around 6146 and 6152 MeV.
- Mass splitting between the states measured to be approximately 6.34 MeV.
- States are consistent with a $\Lambda_b	ext{(1D)}^0$ doublet interpretation.

## Abstract

We report the observation of a new structure in the $\Lambda_b^0 \pi^+\pi^-$ spectrum using the full LHCb data set of $pp$ collisions, corresponding to an integrated luminosity of $9\,\mathrm{fb}^{-1}$, collected at $\sqrt{s}=7$, 8 and $13\,\mathrm{TeV}$. A study of the structure suggests its interpretation as a superposition of two almost degenerate narrow states. The masses and widths of these states are measured to be   \begin{eqnarray*}   m_{\Lambda_{b}\mathrm{(6146)}^0} &=&6146.17 \pm 0.33 \pm 0.22 \pm 0.16\,\mathrm{MeV} \,,   m_{\Lambda_{b}\mathrm{(6152)}^0} &=&6152.51 \pm 0.26 \pm 0.22 \pm 0.16\,\mathrm{MeV} \,,   \Gamma_{\Lambda_{b}\mathrm{(6146)}^0}&=&\phantom{615}2.9\phantom{0}\pm 1.3\phantom{0} \pm 0.3\phantom{0}\,\mathrm{MeV}\,,   \Gamma_{\Lambda_{b}\mathrm{(6152)}^0} &=&\phantom{615}2.1\phantom{0}\pm 0.8\phantom{0} \pm 0.3\phantom{0}\,\mathrm{MeV}\,,   \end{eqnarray*} with a mass splitting of $\Delta m = 6.34 \pm 0.32 \pm 0.02\,\mathrm{MeV}$, where the first uncertainty is statistical, the second systematic and the third derives from the knowledge of the mass of the $\Lambda_b^0$ baryon. The measured masses and widths of these new excited states suggest their possible interpretation as a doublet of $\Lambda_{b}\mathrm{(1D)}^0$ states.

## Full text

_Full body text omitted from this summary view._ Fetch the complete paper as Markdown: https://tomesphere.com/paper/1907.13598/full.md

## Figures

4 figures with captions in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1907.13598/full.md

## References

47 references — full list in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1907.13598/full.md

---
Source: https://tomesphere.com/paper/1907.13598