Observations of exotic structures in the J/ψ p channel, which we refer to as charmonium-pentaquark states, in Λ0b → J/ψ K− p decays are presented. The data sample corresponds to an integrated luminosity of 3 fb^−1 acquired with the LHCb detector from 7 and 8 TeV pp collisions. An amplitude analysis of the three-body final state reproduces the two-body mass and angular distributions. To obtain a satisfactory fit of the structures seen in the J/ψ p mass spectrum, it is necessary to include two Breit-Wigner amplitudes that each describe a resonant state. The significance of each of these resonances is more than 9 standard deviations. One has a mass of 4380 ± 8 ± 29 MeV and a width of 205 ± 18 ± 86 MeV, while the second is narrower, with a mass of 4449.8 ± 1.7 ± 2.5 MeV and a width of 39 ± 5 ± 19 MeV. The preferred J^P assignments are of opposite parity, with one state having spin 3/2 and the other 5/2.

Observation of J/ψ p Resonances Consistent with Pentaquark States in Λ0b → J/ψ K− p Decays

Capriotti, L.;CARBONE, ANGELO;FERRARI, FABIO;GALLI, DOMENICO;MUSSINI, MANUEL;PATRIGNANI, CLAUDIA;PERAZZINI, STEFANO;VAGNONI, VINCENZO MARIA;ZANGOLI, MARIA;ZUCCHELLI, STEFANO
2015

Abstract

Observations of exotic structures in the J/ψ p channel, which we refer to as charmonium-pentaquark states, in Λ0b → J/ψ K− p decays are presented. The data sample corresponds to an integrated luminosity of 3 fb^−1 acquired with the LHCb detector from 7 and 8 TeV pp collisions. An amplitude analysis of the three-body final state reproduces the two-body mass and angular distributions. To obtain a satisfactory fit of the structures seen in the J/ψ p mass spectrum, it is necessary to include two Breit-Wigner amplitudes that each describe a resonant state. The significance of each of these resonances is more than 9 standard deviations. One has a mass of 4380 ± 8 ± 29 MeV and a width of 205 ± 18 ± 86 MeV, while the second is narrower, with a mass of 4449.8 ± 1.7 ± 2.5 MeV and a width of 39 ± 5 ± 19 MeV. The preferred J^P assignments are of opposite parity, with one state having spin 3/2 and the other 5/2.
2015
Aaij,R.; Adeva, B.; Adinolfi, M.; Affolder, A.; Ajaltouni, Z.; Akar, S.; Albrecht, J.; Alessio, F.; Alexander, M.; Ali, S.; Alkhazov, G.; Cartelle, P. Alvarez; Jr, A.A. Alves; Amato, S.; Amerio, S.; Amhis, Y.; An, L.; Anderlini, L.; Anderson, J.; Andreassi, G.; Andreotti, M.; Andrews, J.E.; Appleby, R.B.; Gutierrez, O. Aquines; Archilli, F.; D'Argent, P.; Artamonov, A.; Artuso, M.; Aslanides, E.; Auriemma, G.; Baalouch, M.; Bachmann, S.; Back, J.J.; Badalov, A.; Baesso, C.; Baldini, W.; Barlow, R.J.; Barschel, C.; Barsuk, S.; Barter, W.; Batozskaya, V.; Battista, V.; Bay, A.; Beaucourt, L.; Beddow, J.; Bedeschi, F.; Bediaga, I.; Bel, L.J.; Bellee, V.; Belloli, N.; Belyaev, I.; Ben-Haim, E.; Bencivenni, G.; Benson, S.; Benton, J.; Berezhnoy, A.; Bernet, R.; Bertolin, A.; Bettler, M.-O.; Beuzekom, M. van; Bien, A.; Bifani, S.; Billoir, P.; Bird, T.; Birnkraut, A.; Bizzeti, A.; Blake, T.; Blanc, F.; Blouw, J.; Blusk, S.; Bocci, V.; Bondar, A.; Bondar, N.; Bonivento, W.; Borghi, S.; Borsato, M.; Bowcock, T.J.V.; Bowen, E.; Bozzi, C.; Braun, S.; Britsch, M.; Britton, T.; Brodzicka, J.; Brook, N.H.; Bursche, A.; Buytaert, J.; Cadeddu, S.; Calabrese, R.; Calvi, M.; Gomez, M. Calvo; Campana, P.; Perez, D. Campora; Capriotti, L.; Carbone, A.; Carboni, G.; Cardinale, R.; Cardini, A.; Carniti, P.; Carson, L.; Akiba, K. Carvalho; Casse, G.; Cassina, L.; Garcia, L. Castillo; Cattaneo, M.; Cauet, Ch.; Cavallero, G.; Cenci, R.; Charles, M.; Charpentier, Ph.; Chefdeville, M.; Chen, S.; Cheung, S.-F.; Chiapolini, N.; Chrzaszcz, M.; Vidal, X. Cid; Ciezarek, G.; Clarke, P.E.L.; Clemencic, M.; Cliff, H.V.; Closier, J.; Coco, V.; Cogan, J.; Cogneras, E.; Cogoni, V.; Cojocariu, L.; Collazuol, G.; Collins, P.; Comerma-Montells, A.; Contu, A.; Cook, A.; Coombes, M.; Coquereau, S.; Corti, G.; Corvo, M.; Couturier, B.; Cowan, G.A.; Craik, D.C.; Crocombe, A.; Torres, M. Cruz; Cunliffe, S.; Currie, R.; D'Ambrosio, C.; Dall'Occo, E.; Dalseno, J.; David, P.N.Y.; Davis, A.; Bruyn, K. De; Capua, S. De; Cian, M. De; Miranda, J.M. De; Paula, L. De; Simone, P. De; Dean, C.-T.; Decamp, D.; Deckenhoff, M.; Buono, L. Del; Déléage, N.; Demmer, M.; Derkach, D.; Deschamps, O.; Dettori, F.; Dey, B.; Canto, A. Di; Ruscio, F. Di; Dijkstra, H.; Donleavy, S.; Dordei, F.; Dorigo, M.; Suárez, A. Dosil; Dossett, D.; Dovbnya, A.; Dreimanis, K.; Dufour, L.; Dujany, G.; Dupertuis, F.; Durante, P.; Dzhelyadin, R.; Dziurda, A.; Dzyuba, A.; Easo, S.; Egede, U.; Egorychev, V.; Eidelman, S.; Eisenhardt, S.; Eitschberger, U.; Ekelhof, R.; Eklund, L.; Rifai, I. El; Elsasser, Ch.; Ely, S.; Esen, S.; Evans, H.M.; Evans, T.; Falabella, A.; Färber, C.; Farley, N.; Farry, S.; Fay, R.; Ferguson, D.; Albor, V. Fernandez; Ferrari, F.; Rodrigues, F. Ferreira; Ferro-Luzzi, M.; Filippov, S.; Fiore, M.; Fiorini, M.; Firlej, M.; Fitzpatrick, C.; Fiutowski, T.; Fohl, K.; Fol, P.; Fontana, M.; Fontanelli, F.; Forty, R.; Francisco, O.; Frank, M.; Frei, C.; Frosini, M.; Fu, J.; Furfaro, E.; Torreira, A. Gallas; Galli, D.; Gallorini, S.; Gambetta, S.; Gandelman, M.; Gandini, P.; Gao, Y.; Pardiñas, J. García; Tico, J. Garra; Garrido, L.; Gascon, D.; Gaspar, C.; Gauld, R.; Gavardi, L.; Gazzoni, G.; Geraci, A.; Gerick, D.; Gersabeck, E.; Gersabeck, M.; Gershon, T.; Ghez, Ph.; Gianelle, A.; Gianì, S.; Gibson, V.; Girard, O. G.; Giubega, L.; Gligorov, V.V.; Göbel, C.; Golubkov, D.; Golutvin, A.; Gomes, A.; Gotti, C.; Gándara, M. Grabalosa; Diaz, R. Graciani; Cardoso, L.A. Granado; Graugés, E.; Graverini, E.; Graziani, G.; Grecu, A.; Greening, E.; Gregson, S.; Griffith, P.; Grillo, L.; Grünberg, O.; Gui, B.; Gushchin, E.; Guz, Yu.; Gys, T.; Hadavizadeh, T.; Hadjivasiliou, C.; Haefeli, G.; Haen, C.; Haines, S.C.; Hall, S.; Hamilton, B.; Han, X.; Hansmann-Menzemer, S.; Harnew, N.; Harnew, S.T.; Harrison, J.; He, J.; Head, T.; Heijne, V.; Hennessy, K.; Henrard, P.; Henry, L.; Morata, J.A. Hernando; Herwijnen, E. van; Heß, M.; Hicheur, A.; Hill, D.; Hoballah, M.; Hombach, C.; Hulsbergen, W.; Humair, T.; Hussain, N.; Hutchcroft, D.; Hynds, D.; Idzik, M.; Ilten, P.; Jacobsson, R.; Jaeger, A.; Jalocha, J.; Jans, E.; Jawahery, A.; Jing, F.; John, M.; Johnson, D.; Jones, C.R.; Joram, C.; Jost, B.; Jurik, N.; Kandybei, S.; Kanso, W.; Karacson, M.; Karbach, T.M.; Karodia, S.; Kelsey, M.; Kenyon, I.R.; Kenzie, M.; Ketel, T.; Khanji, B.; Khurewathanakul, C.; Klaver, S.; Klimaszewski, K.; Kochebina, O.; Kolpin, M.; Komarov, I.; Koopman, R.F.; Koppenburg, P.; Kozeiha, M.; Kravchuk, L.; Kreplin, K.; Kreps, M.; Krocker, G.; Krokovny, P.; Kruse, F.; Krzemien, W.; Kucewicz, W.; Kucharczyk, M.; Kudryavtsev, V.; Kuonen, A. K.; Kurek, K.; Kvaratskheliya, T.; Lacarrere, D.; Lafferty, G.; Lai, A.; Lambert, D.; Lanfranchi, G.; Langenbruch, C.; Langhans, B.; Latham, T.; Lazzeroni, C.; Gac, R. Le; Leerdam, J. van; Lees, J.-P.; Lefèvre, R.; Leflat, A.; Lefrançois, J.; Leroy, O.; Lesiak, T.; Leverington, B.; Li, Y.; Likhomanenko, T.; Liles, M.; Lindner, R.; Linn, C.; Lionetto, F.; Liu, B.; Liu, X.; Loh, D.; Longstaff, I.; Lopes, J.H.; Lucchesi, D.; Martinez, M. Lucio; Luo, H.; Lupato, A.; Luppi, E.; Lupton, O.; Lusardi, N.; Machefert, F.; Maciuc, F.; Maev, O.; Maguire, K.; Malde, S.; Malinin, A.; Manca, G.; Mancinelli, G.; Manning, P.; Mapelli, A.; Maratas, J.; Marchand, J.F.; Marconi, U.; Benito, C. Marin; Marino, P.; Marks, J.; Martellotti, G.; Martin, M.; Martinelli, M.; Santos, D. Martinez; Vidal, F. Martinez; Tostes, D. Martins; Massafferri, A.; Matev, R.; Mathad, A.; Mathe, Z.; Matteuzzi, C.; Matthieu, K.; Mauri, A.; Maurin, B.; Mazurov, A.; Mccann, M.; Mccarthy, J.; Mcnab, A.; Mcnulty, R.; Meadows, B.; Meier, F.; Meissner, M.; Melnychuk, D.; Merk, M.; Milanes, D.A.; Minard, M.-N.; Mitzel, D.S.; Rodriguez, J. Molina; Monroy, I.A.; Monteil, S.; Morandin, M.; Morawski, P.; Mordà, A.; Morello, M.J.; Moron, J.; Morris, A.B.; Mountain, R.; Muheim, F.; Müller, J.; Müller, K.; Müller, V.; Mussini, M.; Muster, B.; Naik, P.; Nakada, T.; Nandakumar, R.; Nandi, A.; Nasteva, I.; Needham, M.; Neri, N.; Neubert, S.; Neufeld, N.; Neuner, M.; Nguyen, A.D.; Nguyen, T.D.; Nguyen-Mau, C.; Niess, V.; Niet, R.; Nikitin, N.; Nikodem, T.; Ninci, D.; Novoselov, A.; O'Hanlon, D.P.; Oblakowska-Mucha, A.; Obraztsov, V.; Ogilvy, S.; Okhrimenko, O.; Oldeman, R.; Onderwater, C.J.G.; Rodrigues, B. Osorio; Goicochea, J.M. Otalora; Otto, A.; Owen, P.; Oyanguren, A.; Palano, A.; Palombo, F.; Palutan, M.; Panman, J.; Papanestis, A.; Pappagallo, M.; Pappalardo, L.L.; Pappenheimer, C.; Parkes, C.; Passaleva, G.; Patel, G.D.; Patel, M.; Patrignani, C.; Pearce, A.; Pellegrino, A.; Penso, G.; Altarelli, M. Pepe; Perazzini, S.; Perret, P.; Pescatore, L.; Petridis, K.; Petrolini, A.; Petruzzo, M.; Olloqui, E. Picatoste; Pietrzyk, B.; Pilař, T.; Pinci, D.; Pistone, A.; Piucci, A.; Playfer, S.; Casasus, M. Plo; Poikela, T.; Polci, F.; Poluektov, A.; Polyakov, I.; Polycarpo, E.; Popov, A.; Popov, D.; Popovici, B.; Potterat, C.; Price, E.; Price, J.D.; Prisciandaro, J.; Pritchard, A.; Prouve, C.; Pugatch, V.; Navarro, A. Puig; Punzi, G.; Qian, W.; Quagliani, R.; Rachwal, B.; Rademacker, J.H.; Rama, M.; Rangel, M.S.; Raniuk, I.; Rauschmayr, N.; Raven, G.; Redi, F.; Reichert, S.; Reid, M.M.; Reis, A.C. dos; Ricciardi, S.; Richards, S.; Rihl, M.; Rinnert, K.; Molina, V. Rives; Robbe, P.; Rodrigues, A.B.; Rodrigues, E.; Lopez, J.A. Rodriguez; Perez, P. Rodriguez; Roiser, S.; Romanovsky, V.; Vidal, A. Romero; Ronayne, J. W.; Rotondo, M.; Rouvinet, J.; Ruf, T.; Valls, P. Ruiz; Silva, J.J. Saborido; Sagidova, N.; Sail, P.; Saitta, B.; Guimaraes, V. Salustino; Mayordomo, C. Sanchez; Sedes, B. Sanmartin; Santacesaria, R.; Rios, C. 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