Observation of a Threshold Enhancement in the $π^0π^0$ Mass Spectrum in $ψ(3686) \rightarrow π^{0}π^{0}J/ψ$ Decays
Year: 2026
Type: preprint
Abstract: Using a data sample of $(2712.4\pm14.4)\times 10^{6}$ $ψ(3686)$ events collected with the BESIII detector, we report a high-precision study of the $π^{0}π^{0}$ mass spectrum from $ψ(3686)\rightarrowπ^{0}π^{0}J/ψ$ decays. The enhancement previously observed near the $ππ$ mass threshold in the $π^+π^-$ channel is confirmed, with a statistical significance exceeding 10$σ$. A fit with a Breit-Wigner function yields a mass of $M = 274.3\pm 2.1_{\rm stat.}\pm0.6_{\rm syst.}~{\rm MeV}/c^2$ and a width of $Γ= 17.1\pm 1.5_{\rm stat.}\pm0.5_{\rm syst.}~{\rm MeV}$, consistent with those from the $π^{+}π^{-}$ channel. By including final-state interactions, we analyze the data using both chiral perturbation theory (ChPT) and QCD multipole expansion (QCDME). While the ChPT model describes the higher-mass region above 0.3 GeV/$c^2$ well, it fails to reproduce the significant threshold enhancement. In contrast, the QCDME model, which incorporates the $S$- and $D$-wave admixture structure of $ψ(3686)$, provides a better description of the full $π^{0}π^{0}$ mass spectrum.
Source: arXiv (Cornell University)
Authors: BESIII Collaboration, Ablikim, M., Achasov, M. N., Adlarson, P., Ai, X. C., Akondi, C. S., Aliberti, R., Amoroso, A., An, Q., An, Y. H., Anderson, M. S., Bai, Y., Bakina, O., Bao, H. R., Bao, X. L., Barbagiovanni, M., Batozskaya, V., Begzsuren, K., Berger, N., Berlowski, M., Bertani, M. B., Bettoni, D., Bianchi, F., Bianco, E., Bortone, A., Boyko, I., Briere, R. A., Brueggemann, A., Cabiati, D., Cai, H., Cai, M. H., Cai, X., Calcaterra, A., Cao, G. F., Cao, N., Cetin, S. A., Chai, X. Y., Chang, J. F., Chang, T. T., Che, G. R., Che, Y. Z., Chen, C. H., Chen, Chao, Chen, G., Chen, H. S., Chen, H. Y., Chen, M. L., Chen, S. J., Chen, S. M., Chen, T., Chen, W., Chen, X. R., Chen, X. T., Chen, X. Y., Chen, Y. B., Chen, Y. Q., Chen, Z. K., Cheng, J., Cheng, L. N., Choi, S. K., Chu, X., Cibinetto, G., Cossio, F., Cottee-Meldrum, J., Dai, H. L., Dai, J. P., Dai, X. C., Dbeyssi, A., de Boer, R. E., Dedovich, D., Deng, C. Q., Deng, Z. Y., Denig, A., Denisenko, I., Destefanis, M., De Mori, F., Di Fiore, E., Ding, X. X., Ding, Y., Ding, Y. X., Dong, J., Dong, L. Y., Dong, M. Y., Dong, X., Dong, Z. J., Du, M. C., Du, S. X., Du, Shaoxu, Du, X. L., Du, Y. Q., Duan, Y. Y., Duan, Z. H., Egorov, P., Fan, G. F., Fan, J. J., Fan, K. X., Fan, Y. H., Fang, J., Fang, Jin, Fang, S. S., Fang, W. X., Fang, Y. Q., Fava, L., Feldbauer, F., Felici, G., Feng, C. Q., Feng, J. H., Feng, Q. X., Feng, Y. T., Fritsch, M., Fu, C. D., Fu, J. L., Fu, Y. W., Gao, H., Gao, Xu, Gao, Y., Gao, Y. N., Gao, Y. Y., Gao, Yunong, Gao, Z., Garbolino, S., Garzia, I., Ge, L., Ge, P. T., Ge, Z. W., Geng, C., Gilman, A., Goetzen, K., Gollub, J., Gong, J. B., Gong, J. D., Gong, L., Gong, W. X., Gradl, W., Greco, M., Gu, M. D., Gu, M. H., Guan, C. Y., Guo, A. Q., Guo, H., Guo, J. N., Guo, L. B., Guo, M. J., Guo, R. P., Guo, X., Guo, Y. P., Guo, Z., Guskov, A., Gutierrez, J., Han, J. Y., Han, T. T., Han, X., Hanisch, F., Hao, K. D., Hao, X. Q., Harris, F. A., He, C. Z., He, K. K., He, K. L., Heinsius, F. H., Heinz, C. H., Heng, Y. K., Herold, C., Hong, P. C., Hou, G. Y., Hou, X. T., Hou, Y. R., Hou, Z. L., Hu, H. M., Hu, J. F., Hu, Q. P., Hu, S. L., Hu, T., Hu, Y., Hu, Y. X., Hu, Z. M., Huang, G. S., Huang, K. X., Huang, L. Q., Huang, P., Huang, X. T., Huang, Y. P., Huang, Y. S., Hussain, T., Hüsken, N., der Wiesche, N. in, Jackson, J., Ji, Q., Ji, Q. P., Ji, W., Ji, X. B., Ji, X. L., Ji, Y. Y., Jia, L. K., Jia, X. Q., Jiang, D., Jiang, S. J., Jiang, X. S., Jiang, Y., Jiao, J. B., Jiao, J. K., Jiao, Z., Jin, L. C. L., Jin, S., Jin, Y., Jing, M. Q., Jing, X. M., Johansson, T., Kabana, S., Kang, X. L., Kang, X. S., Ke, B. C., Khachatryan, V., Khoukaz, A., Kolcu, O. B., Kopf, B., Kröger, L., Krümmel, L., Kuang, Y. Y., Kuessner, M., Kui, X., Kumar, N., Kupsc, A., Kühn, W., Lan, Q., Lan, W. N., Lei, T. T., Lellmann, M., Lenz, T., Li, C., Li, C. H., Li, C. K., Li, Chunkai, Li, Cong, Li, D. M., Li, F., Li, G., Li, H. B., Li, H. J., Li, H. L., Li, H. N., Li, H. P., Li, Hui, Li, J. N., Li, J. S., Li, J. W., Li, K., Li, K. L., Li, L. J., Li, L. K., Li, Lei, Li, M. H., Li, M. R., Li, M. T., Li, P. L., Li, P. R., Li, Q. M., Li, Q. X., Li, R., Li, S., Li, S. X., Li, S. Y., Li, Shanshan, Li, T., Li, T. Y., Li, W. D., Li, W. G., Li, X., Li, X. H., Li, X. K., Li, X. L., Li, X. Y., Li, X. Z., Li, Y., Li, Y. H., Li, Y. B., Li, Y. C., Li, Y. G., Li, Y. P., Li, Z. H., Li, Z. J., Li, Z. L., Li, Z. X., Li, Z. Y., Li, Zaiyi, Liang, C., Liang, H., Liang, Y. F., Liang, Y. T., Liang, Z. Z., Liao, G. R., Liao, L. B., Liao, M. H., Liao, Y. P., Libby, J., Limphirat, A., Lin, C. C., Lin, C. X., Lin, D. X., Lin, T., Liu, B. J., Liu, B. X., Liu, C., Liu, C. X., Liu, F., Liu, F. H., Liu, Feng, Liu, G. M., Liu, H., Liu, H. B., Liu, H. M., Liu, Huihui, Liu, J. B., Liu, J. J., Liu, K., Liu, K. Y., Liu, Ke, Liu, Kun, Liu, L., Liu, L. C., Liu, Lu, Liu, M. H., Liu, P. L., Liu, Q., Liu, S. B., Liu, T., Liu, W. M., Liu, W. T., Liu, X., Liu, X. K., Liu, X. L., Liu, X. P., Liu, X. T., Liu, X. Y., Liu, Y., Liu, Y. B., Liu, Yi, Liu, Z. A., Liu, Z. D., Liu, Z. Q., Liu, Z. X., Liu, Z. Y., Liu, Ziqiang, Lou, X. C., Lu, H. J., Lu, J. G., Lu, X. L., Lu, Y., Lu, Y. H., Lu, Y. P., Lu, Z. H., Luo, C. L., Luo, J. R., Luo, J. S., Luo, M. X., Luo, T., Luo, X. L., Lv, Z. Y., Lyu, X. R., Lyu, Y. F., Lyu, Y. H., Ma, C. L., Ma, F. C., Ma, H. L., Ma, Heng, Ma, J. L., Ma, L. L., Ma, L. R., Ma, Q. M., Ma, R. Q., Ma, R. Y., Ma, T., Ma, X. T., Ma, X. Y., Maas, F. E., MacKay, I., Maggiora, M., Maity, S., Malde, S., Mansur, L. M., Mao, Y. J., Mao, Z. P., Marcello, S., Marshall, A., Melendi, F. M., Meng, Y. H., Meng, Z. X., Mezzadri, G., Miao, H., Min, T. J., Mitchell, R. E., Mo, X. H., Mohammad, A. F., Moses, B., Muchnoi, N. Yu., Muskalla, J., Nefedov, Y., Nerling, F., Neuwirth, H., Ning, Z., Nisar, S., Niu, Q. L., Niu, W. D., Niu, Y., Normand, C., Olsen, S. L., Ouyang, Q., Ovtin, I. V., Pacetti, S., Pan, Y., Pang, C. Y., Pathak, A., Pei, Y. P., Pelizaeus, M., Peng, G. L., Peng, H. P., Peng, X. J., Peng, Y. Y., Peters, K., Petridis, K., Ping, J. L., Ping, R. G., Plura, S., Prasad, V., Pöpping, L., Qi, F. Z., Qi, H. R., Qian, L. Y., Qian, S., Qian, W. B., Qiao, C. F., Qiao, J. H., Qin, J. J., Qin, J. L., Qin, L. Q., Qin, L. Y., Qin, P. B., Qin, X. P., Qin, X. S., Qin, Z. H., Qiu, J. F., Qu, Z. H., Rademacker, J., Ravindran, K., Redmer, C. F., Rivetti, A., Rolo, M., Rong, G., Rong, S. S., Rosini, F., Rosner, Ch., Ruan, M. Q., Ruangyoo, W. R., Salone, N., Sarantsev, A., Schelhaas, Y., Schernau, M., Schoenning, K., Scodeggio, M., Shan, W., Shan, X. Y., Shang, Z. J., Shangguan, J. F., Shao, L. G., Shao, M., Shen, C. P., Shen, H. F., Shen, W. H., Shen, X. Y., Shi, B. A., Shi, Ch. Y., Shi, H., Shi, J. L., Shi, J. Y., Shi, M. H., Shi, S., Shi, S. Y., Shi, X., Song, H. L., Song, J. J., Song, M. H., Song, T. Z., Song, W. M., Song, Y. X., Song, Zirong, Sosio, S., Spataro, S., Stansilaus, S., Stieler, F., Stolte, M., Su, S. S, Sun, G. B., Sun, G. X., Sun, H., Sun, H. K., Sun, J. F., Sun, K., Sun, L., Sun, R., Sun, S. S., Sun, T., Sun, W. Y., Sun, Y. C., Sun, Y. H., Sun, Y. J., Sun, Y. Z., Sun, Z. Q., Sun, Z. T., Tabaharizato, H., Tagsinsit, N. T., Tang, C. J., Tang, G. Y., Tang, J., Tang, J. J., Tang, L. F., Tang, Y. A., Tang, Z. H., Tao, L. Y., Tat, M., Teng, J. X., Tian, J. Y., Tian, W. H., Tian, Y., Tian, Z. F., Todyshev, K. Yu., Uman, I., van der Smagt, E., Wang, B., Wang, Bin, Wang, Bo, Wang, C., Wang, Chao, Wang, Cong, Wang, D. Y., Wang, F. K., Wang, H. J., Wang, H. R., Wang, J., Wang, J. H., Wang, J. J., Wang, J. P., Wang, K., Wang, L. L., Wang, L. W., Wang, M., Wang, Mi, Wang, N. Y., Wang, P., Wang, S., Wang, Shun, Wang, T., Wang, W., Wang, W. P., Wang, X. F., Wang, X. L., Wang, X. N., Wang, Xin, Wang, Y., Wang, Y. D., Wang, Y. F., Wang, Y. H., Wang, Y. J., Wang, Y. L., Wang, Y. N., Wang, Yanning, Wang, Yaqian, Wang, Yi, Wang, Yuan, Wang, Z., Wang, Z. L., Wang, Z. Q., Wang, Z. Y., Wang, Zhi, Wang, Ziyi, Wei, D., Wei, D. H., Wei, D. J., Wei, H. R., Weidner, F., Wen, H. R., Wen, S. P., Wiedner, U., Wilkinson, G., Wu, J. F., Wu, L. H., Wu, L. J., Wu, Lianjie, Wu, S. G., Wu, S. M., Wu, X. W., Wu, Z., Xia, H. L., Xia, L., Xiang, B. H., Xiao, D., Xiao, G. Y., Xiao, H., Xiao, Y. L., Xiao, Z. J., Xie, C., Xie, K. J., Xie, Y., Xie, Y. G., Xie, Y. H., Xie, Z. P., Xing, T. Y., Xiong, D. B., Xu, G. F., Xu, H. Y., Xu, Q. J., Xu, Q. N., Xu, T. D., Xu, X. P., Xu, Y., Xu, Y. C., Xu, Z. S., Yan, F., Yan, L., Yan, W. B., Yan, W. C., Yan, W. H., Yan, W. P., Yan, X. Q., Yan, Y. Y., Yang, H. J., Yang, H. L., Yang, H. X., Yang, J. H., Yang, L. Y., Yang, R. J., Yang, X. Y., Yang, Y., Yang, Y. G., Yang, Y. H., Yang, Y. M., Yang, Y. Q., Yang, Y. Z., Yang, Youhua, Yang, Z. Y., Yao, W. J., Yao, Z. P., Ye, M., Ye, M. H., Ye, Z. J., Yi, K., Yin, Junhao, Yin, Qiqin, You, Z. Y., Yu, B. X., Yu, C. X., Yu, G., Yu, J. S., Yu, L. W., Yu, T., Yu, X. D., Yu, Y. C., Yu, Yongchao, Yuan, C. Z., Yuan, H., Yuan, J., Yuan, Jie, Yuan, L., Yuan, M. K., Yuan, S. H., Yuan, Y., Yue, C. X., Yue, Ying, Zafar, A. A., Zeng, F. R., Zeng, S. H., Zeng, X., Zeng, Y. J., Zeng, Yujie, Zhai, Y. C., Zhan, Y. H., Zhang, B. L., Zhang, B. X., Zhang, D. H., Zhang, G. Y., Zhang, Gengyuan, Zhang, H., Zhang, H. C., Zhang, H. H., Zhang, H. L., Zhang, H. Q., Zhang, H. R., Zhang, H. Y., Zhang, Han, Zhang, J., Zhang, J. J., Zhang, J. L., Zhang, J. Q., Zhang, J. S., Zhang, J. W., Zhang, J. X., Zhang, J. Y., Zhang, J. Z., Zhang, Jianyu, Zhang, Jin, Zhang, Jiyuan, Zhang, L. M., Zhang, Lei, Zhang, N., Zhang, P., Zhang, Q., Zhang, Q. Y., Zhang, Q. Z., Zhang, R. Y., Zhang, S. H., Zhang, S. N., Zhang, Shulei, Zhang, X. M., Zhang, X. Y., Zhang, Y. T., Zhang, Y. H., Zhang, Y. P., Zhang, Yao, Zhang, Yu, Zhang, Yu, Zhang, Z., Zhang, Z. D., Zhang, Z. H., Zhang, Z. L., Zhang, Z. X., Zhang, Z. Y., Zhang, Z. Z., Zhang, Zh. Zh., Zhang, Zhaoke, Zhang, Zhilong, Zhang, Ziyang, Zhang, Ziyu, Zhao, G., Zhao, J. -P., Zhao, J. Y., Zhao, J. Z., Zhao, L., Zhao, Lei, Zhao, M. G., Zhao, R. P., Zhao, S. J., Zhao, Y. B., Zhao, Y. L., Zhao, Y. P., Zhao, Y. X., Zhao, Z. G., Zhemchugov, A., Zheng, B., Zheng, B. M., Zheng, J. P., Zheng, W. J., Zheng, W. Q., Zheng, X. R., Zheng, Y. H., Zhong, B., Zhong, C., Zhong, X., Zhou, H., Zhou, J. Q., Zhou, S., Zhou, X., Zhou, X. K., Zhou, X. R., Zhou, X. Y., Zhou, Y. X., Zhou, Y. Z., Zhu, A. N., Zhu, J., Zhu, K., Zhu, K. J., Zhu, K. S., Zhu, L. X., Zhu, Lin, Zhu, S. H., Zhu, T. J., Zhu, W. D., Zhu, W. J., Zhu, W. Z., Zhu, Y. C., Zhu, Z. A., Zhuang, X. Y., Zhuge, M., Zou, J. H., Zu, J.
Language: English
Subfield: Nuclear and High Energy Physics
Field: Physics and Astronomy
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
Funders: U.S. Department of Energy, Strong, Deutsche Forschungsgemeinschaft, National Natural Science Foundation of China, Chinese Academy of Sciences, National Research Foundation of Korea, Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, Vetenskapsrådet, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Shanghai Key Laboratory for Particle Physics and Cosmology, Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo, Science and Technology Facilities Council, Institute of High Energy Physics
Awards: G1612394202, G1907155555, BESIII上正反超子对关联产生及其衰变的实验研究, G2084762544, G2777307501, G2780949046, G3107731600, G3157494371, G328816031, BESIII上胶球的寻找和轻介子谱的研究, G3534486373, G387734, G466842207, G4883783264, G5170186115, G6119985531, 北京谱仪III上Ds衰变的实验研究, G6371861488, 北京正负电子对撞机BESIII实验上粲重子Λc研究, G6746531785, G6845169765, G6927153966, G7200992521, G7431399299, G7692396955, G783835211, G7921044504, G8158558910, G8396383697, G8672020489, UNDERSTANDING QCD IN THE LIGHT MESON SECTOR (WITH EXPHASIS ON MAPPING GLUONIC EXCITATIONS) USING PION AND PHOTON PROBES, G9000375014, G904559116, G945438540
OpenAlex ID: W7221568790