Observation of the Anomalous Shape of X (1840) in J/ψ →γ3 (π+π-) Indicating a Second Resonance Near ppbar Threshold

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

doi:10.1103/physrevlett.132.151901

Using a sample of (10087±44)×10^{6} J/ψ events, which is about 45 times larger than that was previously analyzed, a further investigation on the J/ψ→γ3(π^{+}π^{-}) decay is performed. A significant distortion at 1.84 GeV/c^{2} in the line shape of the 3(π^{+}π^{-}) invariant mass spectrum is observed for the first time, which could be resolved by two overlapping resonant structures, X(1840) and X(1880). The new state X(1880) is observed with a statistical significance larger than 10σ. The mass and width of X(1880) are determined to be 1882.1±1.7±0.7 MeV/c^{2} and 30.7±5.5±2.4 MeV, respectively, which indicates the existence of a pp[over ¯] bound state.