Study of $\Upsilon(10753)$ decays to $\pi^{+}\pi^{-}\Upsilon(nS)$ final states at Belle II

Author:

Belle II Collaboration, I. Adachi, L. Aggarwal, H. Ahmed, H. Aihara, N. Akopov, A. Aloisio, N. Anh Ky, D. M. Asner, H. Atmacan, T. Aushev, V. Aushev, M. Aversano, V. Babu, H. Bae, S. Bahinipati, P. Bambade, Sw. Banerjee, S. Bansal, M. Barrett, J. Baudot, A. Baur, A. Beaubien, F. Becherer, J. Becker, J. V. Bennett, F. U. Bernlochner, V. Bertacchi, M. Bertemes, E. Bertholet, M. Bessner, S. Bettarini, B. Bhuyan, F. Bianchi, T. Bilka, D. Biswas, A. Bobrov, D. Bodrov, A. Bolz, A. Bondar, A. Bozek, M. Bračko, P. Branchini, T. E. Browder, A. Budano, S. Bussino, M. Campajola, L. Cao, G. Casarosa, C. Cecchi, J. Cerasoli, M. -C. Chang, P. Chang, P. Cheema, B. G. Cheon, K. Chilikin, K. Chirapatpimol, H. -E. Cho, K. Cho, S. -J. Cho, S. -K. Choi, S. Choudhury, L. Corona, S. Das, F. Dattola, E. De La Cruz-Burelo, S. A. De La Motte, G. De Nardo, M. De Nuccio, G. De Pietro, R. de Sangro, M. Destefanis, R. Dhamija, A. Di Canto, F. Di Capua, J. Dingfelder, Z. Doležal, T. V. Dong, M. Dorigo, K. Dort, S. Dreyer, S. Dubey, G. Dujany, P. Ecker, M. Eliachevitch, P. Feichtinger, T. Ferber, D. Ferlewicz, T. Fillinger, C. Finck, G. Finocchiaro, A. Fodor, F. Forti, A. Frey, B. G. Fulsom, A. Gabrielli, E. Ganiev, M. Garcia-Hernandez, R. Garg, G. Gaudino, V. Gaur, A. Gaz, A. Gellrich, G. Ghevondyan, D. Ghosh, H. Ghumaryan, G. Giakoustidis, R. Giordano, A. Giri, B. Gobbo, R. Godang, O. Gogota, P. Goldenzweig, W. Gradl, T. Grammatico, E. Graziani, D. Greenwald, Z. Gruberová, T. Gu, Y. Guan, K. Gudkova, S. Halder, Y. Han, T. Hara, H. Hayashii, S. Hazra, C. Hearty, M. T. Hedges, A. Heidelbach, I. Heredia de la Cruz, M. Hernández Villanueva, T. Higuchi, M. Hoek, M. Hohmann, P. Horak, C. -L. Hsu, T. Humair, T. Iijima, N. Ipsita, A. Ishikawa, R. Itoh, M. Iwasaki, P. Jackson, W. W. Jacobs, E. -J. Jang, Q. P. Ji, S. Jia, Y. Jin, K. K. Joo, H. Junkerkalefeld, H. Kakuno, D. Kalita, A. B. Kaliyar, J. Kandra, K. H. Kang, S. Kang, G. Karyan, T. Kawasaki, F. Keil, C. Kiesling, C. -H. Kim, D. Y. Kim, K. -H. Kim, Y. -K. Kim, H. Kindo, K. Kinoshita, P. Kodyš, T. Koga, S. Kohani, K. Kojima, A. Korobov, S. Korpar, E. Kovalenko, R. Kowalewski, T. M. G. Kraetzschmar, P. Križan, P. Krokovny, T. Kuhr, M. Kumar, K. Kumara, T. Kunigo, A. Kuzmin, Y. -J. Kwon, S. Lacaprara, Y. -T. Lai, T. Lam, L. Lanceri, J. S. Lange, M. Laurenza, R. Leboucher, F. R. Le Diberder, M. J. Lee, D. Levit, C. Li, L. K. Li, Y. Li, Y. B. Li, J. Libby, M. Liu, Q. Y. Liu, Z. Q. Liu, D. Liventsev, S. Longo, T. Lueck, C. Lyu, Y. Ma, M. Maggiora, S. P. Maharana, R. Maiti, S. Maity, G. Mancinelli, R. Manfredi, E. Manoni, M. Mantovano, D. Marcantonio, S. Marcello, C. Marinas, L. Martel, C. Martellini, A. Martini, T. Martinov, L. Massaccesi, M. Masuda, K. Matsuoka, D. Matvienko, S. K. Maurya, J. A. McKenna, R. Mehta, F. Meier, M. Merola, F. Metzner, C. Miller, M. Mirra, K. Miyabayashi, H. Miyake, R. Mizuk, G. B. Mohanty, N. Molina-Gonzalez, S. Mondal, S. Moneta, H. -G. Moser, M. Mrvar, R. Mussa, I. Nakamura, Y. Nakazawa, A. Narimani Charan, M. Naruki, D. Narwal, Z. Natkaniec, A. Natochii, L. Nayak, M. Nayak, G. Nazaryan, C. Niebuhr, S. Nishida, S. Ogawa, Y. Onishchuk, H. Ono, Y. Onuki, P. Oskin, F. Otani, P. Pakhlov, G. Pakhlova, A. Panta, S. Pardi, K. Parham, H. Park, S. -H. Park, B. Paschen, A. Passeri, S. Patra, S. Paul, T. K. Pedlar, R. Peschke, R. Pestotnik, M. Piccolo, L. E. Piilonen, G. Pinna Angioni, P. L. M. Podesta-Lerma, T. Podobnik, S. Pokharel, C. Praz, S. Prell, E. Prencipe, M. T. Prim, H. Purwar, P. Rados, G. Raeuber, S. Raiz, N. Rauls, M. Reif, S. Reiter, M. Remnev, I. Ripp-Baudot, G. Rizzo, S. H. Robertson, M. Roehrken, J. M. Roney, A. Rostomyan, N. Rout, G. Russo, D. A. Sanders, S. Sandilya, L. Santelj, Y. Sato, V. Savinov, B. Scavino, C. Schwanda, Y. Seino, A. Selce, K. Senyo, J. Serrano, M. E. Sevior, C. Sfienti, W. Shan, C. P. Shen, X. D. Shi, T. Shillington, T. Shimasaki, J. -G. Shiu, D. Shtol, B. Shwartz, A. Sibidanov, F. Simon, J. B. Singh, J. Skorupa, R. J. Sobie, M. Sobotzik, A. Soffer, A. Sokolov, E. Solovieva, S. Spataro, B. Spruck, M. Starič, P. Stavroulakis, S. Stefkova, R. Stroili, M. Sumihama, K. Sumisawa, W. Sutcliffe, H. Svidras, M. Takizawa, U. Tamponi, K. Tanida, F. Tenchini, O. Tittel, R. Tiwary, D. Tonelli, E. Torassa, K. Trabelsi, I. Tsaklidis, M. Uchida, I. Ueda, T. Uglov, K. Unger, Y. Unno, K. Uno, S. Uno, P. Urquijo, Y. Ushiroda, S. E. Vahsen, R. van Tonder, K. E. Varvell, M. Veronesi, A. Vinokurova, V. S. Vismaya, L. Vitale, V. Vobbilisetti, R. Volpe, B. Wach, M. Wakai, S. Wallner, E. Wang, M. -Z. Wang, X. L. Wang, Z. Wang, A. Warburton, S. Watanuki, C. Wessel, E. Won, X. P. Xu, B. D. Yabsley, S. Yamada, S. B. Yang, J. Yelton, J. H. Yin, K. Yoshihara, C. Z. Yuan, Y. Yusa, L. Zani, B. Zhang, Y. Zhang, V. Zhilich, Q. D. Zhou, X. Y. Zhou, V. I. Zhukova

Keyword:

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

journal:

date:

2024-01-22 00:00:00

Abstract

We present an analysis of the process $e^{+}e^{-}\to\pi^{+}\pi^{-}\Upsilon(nS)$ (where $n$ = 1, 2, or 3) reconstructed in $19.6\rm$ $\rm fb^{-1}$ of Belle II data during a special run of the SuperKEKB collider at four energy points near the peak of the $\Upsilon(10753)$ resonance. By analyzing the mass distribution of the $\pi^+\pi^-\Upsilon(nS)$ system and the Born cross sections of the $e^{+}e^{-}\to\pi^{+}\pi^{-}\Upsilon(nS)$ process, we report the first observation of $\Upsilon(10753)$ decays to the $\pi^{+}\pi^{-}\Upsilon(1S)$ and $\pi^{+}\pi^{-}\Upsilon(2S)$ final states, and find no evidence for decays to $\pi^{+}\pi^{-}\Upsilon(3S)$. Possible intermediate states in the $\pi^+\pi^-\Upsilon(1S,2S)$ transitions are also investigated, and no evidence for decays proceeding via the $\pi^\mp Z_b^\pm$ or $f_0(980)\Upsilon(nS)$ intermediate states is found. We measure Born cross sections for the $e^{+}e^{-}\to\pi^{+}\pi^{-}\Upsilon(nS)$ process that, combined with results from Belle, improve the precision of measurements of the $\Upsilon(10753)$ mass and width by nearly a factor of two to $(10756.3\pm2.7\pm0.6)$ MeV/$c^2$ and $(29.7\pm8.5\pm1.1)$ MeV, respectively. The relative ratios of the Born cross sections at the $\Upsilon(10753)$ resonance peak are also reported for the first time.

PDF: Study of $\Upsilon(10753)$ decays to $\pi^{+}\pi^{-}\Upsilon(nS)$ final states at Belle II.pdf