Novel method to extract the femtometer structure of strange baryons using the vacuum polarization effect

Author:

BESIII Collaboration, M. Ablikim, M. N. Achasov, P. Adlarson, M. Albrecht, R. Aliberti, A. Amoroso, M. R. An, Q. An, Y. Bai, O. Bakina, R. Baldini Ferroli, I. Balossino, Y. Ban, V. Batozskaya, D. Becker, K. Begzsuren, N. Berger, M. Bertani, D. Bettoni, F. Bianchi, E. Bianco, J. Bloms, A. Bortone, I. Boyko, R. A. Briere, A. Brueggemann, H. Cai, X. Cai, A. Calcaterra, G. F. Cao, N. Cao, S. A. Cetin, J. F. Chang, W. L. Chang, G. R. Che, G. Chelkov, C. Chen, Chao Chen, G. Chen, H. S. Chen, M. L. Chen, S. J. Chen, S. M. Chen, T. Chen, X. R. Chen, X. T. Chen, Y. B. Chen, Z. J. Chen, W. S. Cheng, S. K. Choi, X. Chu, G. Cibinetto, F. Cossio, J. J. Cui, H. L. Dai, J. P. Dai, A. Dbeyssi, R. E. de Boer, D. Dedovich, Z. Y. Deng, A. Denig, I. Denysenko, M. Destefanis, F. De Mori, Y. Ding, Y. Ding, J. Dong, L. Y. Dong, M. Y. Dong, X. Dong, S. X. Du, Z. H. Duan, P. Egorov, Y. L. Fan, J. Fang, S. S. Fang, W. X. Fang, Y. Fang, R. Farinelli, L. Fava, F. Feldbauer, G. Felici, C. Q. Feng, J. H. Feng, K Fischer, M. Fritsch, C. Fritzsch, C. D. Fu, H. Gao, Y. N. Gao, Yang Gao, S. Garbolino, I. Garzia, P. T. Ge, Z. W. Ge, C. Geng, 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, C. Y Guan, A. Q. Guo, L. B. Guo, R. P. Guo, Y. P. Guo, A. Guskov, W. Y. Han, X. Q. Hao, F. A. Harris, K. K. He, K. L. He, F. H. Heinsius, C. H. Heinz, Y. K. Heng, C. Herold, G. Y. Hou, Y. R. Hou, Z. L. Hou, H. M. Hu, J. F. Hu, T. Hu, Y. Hu, G. S. Huang, K. X. Huang, L. Q. Huang, X. T. Huang, Y. P. Huang, Z. Huang, T. Hussain, N Hüsken, W. Imoehl, M. Irshad, J. Jackson, S. Jaeger, S. Janchiv, E. Jang, J. H. Jeong, Q. Ji, Q. P. Ji, X. B. Ji, X. L. Ji, Y. Y. Ji, Z. K. Jia, P. C. Jiang, S. S. Jiang, X. S. Jiang, Y. Jiang, J. B. Jiao, Z. Jiao, S. Jin, Y. Jin, M. Q. Jing, T. Johansson, S. Kabana, N. Kalantar-Nayestanaki, X. L. Kang, X. S. Kang, R. Kappert, M. Kavatsyuk, B. C. Ke, I. K. Keshk, A. Khoukaz, R. Kiuchi, R. Kliemt, L. Koch, O. B. Kolcu, B. Kopf, M. Kuemmel, M. Kuessner, A. Kupsc, W. Kühn, J. J. Lane, J. S. Lange, P. Larin, A. Lavania, L. Lavezzi, T. T. Lei, Z. H. Lei, H. Leithoff, M. Lellmann, T. Lenz, C. Li, C. Li, C. H. Li, Cheng Li, D. M. Li, F. Li, G. Li, H. Li, H. Li, H. B. Li, H. J. Li, H. N. Li, J. Q. Li, J. S. Li, J. W. Li, Ke Li, L. J Li, L. K. Li, Lei Li, M. H. Li, P. R. Li, S. X. Li, S. Y. Li, T. Li, W. D. Li, W. G. Li, X. H. Li, X. L. Li, Xiaoyu Li, Y. G. Li, Z. X. Li, Z. Y. Li, C. Liang, H. Liang, H. Liang, H. Liang, Y. F. Liang, Y. T. Liang, G. R. Liao, L. Z. Liao, J. Libby, A. Limphirat, C. X. Lin, D. X. Lin, T. Lin, B. J. Liu, C. Liu, C. X. Liu, D. Liu, F. H. Liu, Fang Liu, Feng Liu, G. M. Liu, H. Liu, H. B. Liu, H. M. Liu, Huanhuan Liu, Huihui Liu, J. B. Liu, J. L. Liu, J. Y. Liu, K. Liu, K. Y. Liu, Ke Liu, L. Liu, Lu Liu, M. H. Liu, P. L. Liu, Q. Liu, S. B. Liu, T. Liu, W. K. Liu, W. M. Liu, X. Liu, Y. Liu, Y. B. Liu, Z. A. Liu, Z. Q. Liu, X. C. Lou, F. X. Lu, H. J. Lu, J. G. Lu, X. L. Lu, Y. Lu, Y. P. Lu, Z. H. Lu, C. L. Luo, M. X. Luo, T. Luo, X. L. Luo, X. R. Lyu, Y. F. Lyu, F. C. Ma, H. L. Ma, L. L. Ma, M. M. Ma, Q. M. Ma, R. Q. Ma, R. T. Ma, X. Y. Ma, Y. 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, H. Miao, T. J. Min, R. E. Mitchell, X. H. Mo, N. Yu. Muchnoi, Y. Nefedov, F. Nerling, I. B. Nikolaev, Z. Ning, S. Nisar, Y. Niu, S. L. Olsen, Q. Ouyang, S. Pacetti, X. Pan, Y. Pan, A. Pathak, Y. P. Pei, M. Pelizaeus, H. P. Peng, K. Peters, J. L. Ping, R. G. Ping, S. Plura, S. Pogodin, V. Prasad, F. Z. Qi, H. Qi, H. R. Qi, M. Qi, T. Y. Qi, S. Qian, W. B. Qian, Z. Qian, C. F. Qiao, J. J. Qin, L. Q. Qin, X. P. Qin, X. S. Qin, Z. H. Qin, J. F. Qiu, S. Q. Qu, K. H. Rashid, C. F. Redmer, K. J. Ren, A. Rivetti, V. Rodin, M. Rolo, G. Rong, Ch. Rosner, S. N. Ruan, A. Sarantsev, Y. Schelhaas, C. Schnier, K. Schoenning, M. Scodeggio, K. Y. Shan, W. Shan, X. Y. Shan, J. F. Shangguan, L. G. Shao, M. Shao, C. P. Shen, H. F. Shen, W. H. Shen, X. Y. Shen, B. A. Shi, H. C. Shi, J. Y. Shi, Q. Q. Shi, R. S. Shi, X. Shi, J. J. Song, W. M. Song, Y. X. Song, S. Sosio, S. Spataro, F. Stieler, P. P. Su, Y. J. Su, G. X. Sun, H. Sun, H. K. Sun, J. F. Sun, L. Sun, S. S. Sun, T. Sun, W. Y. Sun, Y. J. Sun, Y. Z. Sun, Z. T. Sun, Y. X. Tan, C. J. Tang, G. Y. Tang, J. Tang, L. Y Tao, Q. T. Tao, M. Tat, J. X. Teng, V. Thoren, W. H. Tian, Y. Tian, I. Uman, B. Wang, B. Wang, B. L. Wang, C. W. Wang, D. Y. Wang, F. Wang, H. J. Wang, H. P. Wang, K. Wang, L. L. Wang, M. Wang, M. Z. Wang, Meng Wang, S. Wang, S. Wang, T. Wang, T. J. Wang, W. Wang, W. H. Wang, W. P. Wang, X. Wang, X. F. Wang, X. L. Wang, Y. Wang, Y. D. Wang, Y. F. Wang, Y. H. Wang, Y. Q. Wang, Yaqian Wang, Z. Wang, Z. Y. Wang, Ziyi Wang, D. H. Wei, F. Weidner, S. P. Wen, D. J. White, U. Wiedner, G. Wilkinson, M. Wolke, L. Wollenberg, J. F. Wu, L. H. Wu, L. J. Wu, X. Wu, X. H. Wu, Y. Wu, Y. J Wu, Z. Wu, L. Xia, T. Xiang, D. Xiao, G. Y. Xiao, H. Xiao, S. Y. Xiao, Y. L. Xiao, Z. J. Xiao, C. Xie, X. H. Xie, Y. Xie, Y. G. Xie, Y. H. Xie, Z. P. Xie, T. Y. Xing, C. F. Xu, C. J. Xu, G. F. Xu, H. Y. Xu, Q. J. Xu, X. P. Xu, Y. C. Xu, Z. P. Xu, F. Yan, L. Yan, W. B. Yan, W. C. Yan, H. J. Yang, H. L. Yang, H. X. Yang, S. L. Yang, Tao Yang, Y. F. Yang, Y. X. Yang, Yifan Yang, M. Ye, M. H. Ye, J. H. Yin, Z. Y. You, B. X. Yu, C. X. Yu, G. Yu, T. Yu, X. D. Yu, C. Z. Yuan, L. Yuan, S. C. Yuan, X. Q. Yuan, Y. Yuan, Z. Y. Yuan, C. X. Yue, A. A. Zafar, F. R. Zeng, X. Zeng, Y. Zeng, X. Y. Zhai, Y. H. Zhan, A. Q. Zhang, B. L. Zhang, B. X. Zhang, D. H. Zhang, G. Y. Zhang, H. Zhang, H. H. Zhang, H. H. Zhang, H. Q. Zhang, H. Y. Zhang, J. L. Zhang, J. Q. Zhang, J. W. Zhang, J. X. Zhang, J. Y. Zhang, J. Z. Zhang, Jianyu Zhang, Jiawei Zhang, L. M. Zhang, L. Q. Zhang, Lei Zhang, P. Zhang, Q. Y. Zhang, Shuihan Zhang, Shulei Zhang, X. D. Zhang, X. M. Zhang, X. Y. Zhang, X. Y. Zhang, Y. Zhang, Y. T. Zhang, Y. H. Zhang, Yan Zhang, Yao Zhang, Z. H. Zhang, Z. L. Zhang, Z. Y. Zhang, Z. Y. Zhang, G. Zhao, J. Zhao, J. Y. Zhao, J. Z. Zhao, Lei Zhao, Ling Zhao, M. G. Zhao, S. J. Zhao, Y. B. Zhao, Y. X. Zhao, Z. G. Zhao, A. Zhemchugov, B. Zheng, J. P. Zheng, W. J. Zheng, Y. H. Zheng, B. Zhong, C. Zhong, X. Zhong, H. Zhou, L. P. Zhou, X. Zhou, X. K. Zhou, X. R. Zhou, X. Y. Zhou, Y. Z. Zhou, J. Zhu, K. Zhu, K. J. Zhu, L. X. Zhu, S. H. Zhu, S. Q. Zhu, T. J. Zhu, W. J. Zhu, Y. C. Zhu, Z. A. Zhu, J. H. Zou, J. Zu

Keyword:

High Energy Physics - Experiment, High Energy Physics - Experiment (hep-ex)

journal:

date:

2023-09-07 16:00:00

Abstract

One of the fundamental goals of particle physics is to gain microscopic understanding of the strong interaction. Electromagnetic form factors quantify the structure of hadrons in terms of charge and magnetization distributions. While the nucleon structure has been investigated extensively, data on hyperons is still scarce. It has recently been demonstrated that electron-positron annihilations into hyperon-antihyperon pairs provide a powerful tools to investigate their inner structure. We present a novel method useful for hyperon-antihyperon pairs of different types which exploits the cross section enhancement due to the vacuum polarization effect at the $J/\psi$ resonance. Using the 10 billion $J/\psi$ events collected with the BESIII detector, this allows a thorough determination of the hyperon structure . The result is essentially a precise snapshot of a $\bar\Lambda\Sigma^0$~($\Lambda\bar\Sigma^0$) pair in the making, encoded in the form factor ratio and the phase. Their values are measured to be $R = 0.860\pm0.029({\rm stat.})\pm0.010({\rm syst.})$, $\Delta\Phi_1=(1.011\pm0.094({\rm stat.})\pm0.010({\rm syst.}))~\rm rad$ for $\bar\Lambda\Sigma^0$ and $\Delta\Phi_2=(2.128\pm0.094({\rm stat.})\pm0.010({\rm syst.}))~\rm rad$ for $\Lambda\bar\Sigma^0$, respectively. Furthermore, charge-parity (CP) breaking is investigated for the first time in this reaction and found to be consistent with CP symmetry.

PDF: Novel method to extract the femtometer structure of strange baryons using the vacuum polarization effect.pdf