First determination of the spin and parity of the charmed-strange baryon $\Xi_{c}(2970)^+$

T.J. Moon , K. Tanida , Y. Kato , S.K. Kim , I. Adachi , J.K. Ahn , H. Aihara , S. Al Said , D.M. Asner , V. Aulchenko , T. Aushev , R. Ayad , V. Babu , S. Bahinipati , P. Behera , C. Beleño , J. Bennett , M. Bessner , B. Bhuyan , T. Bilka , J. Biswal , G. Bonvicini , A. Bozek , M. Bračko , T.E. Browder , M. Campajola , L. Cao , D. Červenkov , M.-C. Chang , P. Chang , A. Chen , B.G. Cheon , K. Chilikin , K. Cho , S.-K. Choi , Y. Choi , S. Choudhury , D. Cinabro , S. Cunliffe , N. Dash , G. De Nardo , F. Di Capua , Z. Doležal , T.V. Dong , D. Dossett , S. Dubey , S. Eidelman , D. Epifanov , T. Ferber , B.G. Fulsom , R. Garg , V. Gaur , N. Gabyshev , A. Garmash , A. Giri , P. Goldenzweig , B. Golob , C. Hadjivasiliou , O. Hartbrich , K. Hayasaka , H. Hayashii , M.T. Hedges , W.-S. Hou , C.-L. Hsu , K. Inami , G. Inguglia , A. Ishikawa , R. Itoh , M. Iwasaki , Y. Iwasaki , W.W. Jacobs , S. Jia , Y. Jin , K.K. Joo , K.H. Kang , G. Karyan , T. Kawasaki , H. Kichimi , C. Kiesling , B.H. Kim , D.Y. Kim , K.T. Kim , S.H. Kim , Y.J. Kim , Y.-K. Kim , T.D. Kimmel , K. Kinoshita , P. Kodyš , S. Korpar , D. Kotchetkov , P. Križan , R. Kroeger , P. Krokovny , T. Kuhr , R. Kumar , K. Kumara , A. Kuzmin , Y.-J. Kwon , I.S. Lee , J.Y. Lee , S.C. Lee , L.K. Li , Y.B. Li , L. Li Gioi , J. Libby , Z. Liptak , D. Liventsev , T. Luo , C. Macqueen , M. Masuda , T. Matsuda , D. Matvienko , M. Merola , K. Miyabayashi , H. Miyata , R. Mizuk , G.B. Mohanty , S. Mohanty , T. Mori , R. Mussa , T. Nakano , M. Nakao , Z. Natkaniec , A. Natochii , M. Nayak , M. Niiyama , N.K. Nisar , S. Nishida , K. Ogawa , S. Ogawa , H. Ono , P. Pakhlov , G. Pakhlova , S. Pardi , H. Park , S.-H. Park , S. Patra , S. Paul , T.K. Pedlar , R. Pestotnik , L.E. Piilonen , T. Podobnik , V. Popov , E. Prencipe , M.T. Prim , M. Ritter , N. Rout , G. Russo , D. Sahoo , Y. Sakai , S. Sandilya , A. Sangal , L. Santelj , V. Savinov , G. Schnell , J. Schueler , C. Schwanda , R. Seidl , Y. Seino , K. Senyo , M.E. Sevior , M. Shapkin , C.P. Shen , J.-G. Shiu , B. Shwartz , E. Solovieva , M. Starič , Z.S. Stottler , M. Sumihama , K. Sumisawa , T. Sumiyoshi , W. Sutcliffe , M. Takizawa , U. Tamponi , F. Tenchini , K. Trabelsi (1) , M. Uchida , S. Uehara , T. Uglov , Y. Unno , S. Uno , P. Urquijo , S.E. Vahsen , R. van Tonder , G. Varner , A. Vinokurova , V. Vorobyev , A. Vossen , C.H. Wang , E. Wang , M.-Z. Wang , P. Wang , S. Wehle , J. Wiechczynski , X. Xu , B.D. Yabsley , S.B. Yang , H. Ye , J. Yelton , J.H. Yin , C.Z. Yuan , Z.P. Zhang , V. Zhilich , V. Zhukova , V. Zhulanov

1 IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie

We report results from a study of the spin and parity of Ξc(2970)+ using a 980  fb−1 data sample collected by the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy e+e- collider. The decay angle distributions in the chain Ξc(2970)+→Ξc(2645)0π+→Ξc+π-π+ are analyzed to determine the spin of this charmed-strange baryon. The angular distributions strongly favor the Ξc(2970)+ spin J=1/2 over 3/2 or 5/2, under an assumption that the lowest partial wave dominates in the decay. We also measure the ratio of Ξc(2970)+ decay branching fractions R=B[Ξc(2970)+→Ξc(2645)0π+]/B[Ξc(2970)+→Ξc′0π+]=1.67±0.29(stat)-0.09+0.15(syst)±0.25(IS), where the last uncertainty is due to possible isospin-symmetry-breaking effects. This R value favors the spin-parity JP=1/2+ with the spin of the light-quark degrees of freedom sl=0. This is the first determination of the spin and parity of a charmed-strange baryon.

Mots clés: electron positron: annihilation; electron positron: colliding beams; Xi/c(2980): hadronic decay; Xi/c(2645): hadronic decay; baryon: spin; baryon: parity; measure: ratio; charmed baryon: strangeness; angular distribution; Xi/c(2980): branching ratio; branching ratio: ratio: measured; partial wave; KEK-B; BELLE; experimental results; Xi/c(2980)+ --> Xi/c(2645)0 pi+; Xi/c(2645)0 --> Xi/c+ pi- pi+; B130.5; B130.6

Domaines: Physique des Hautes Energies - Expérience [hep-ex]

T.J. Moon, K. Tanida, Y. Kato, S.K. Kim, I. Adachi, et al.. First determination of the spin and parity of the charmed-strange baryon $\Xi_{c}(2970)^+$. Physical Review D, 2021, 103 (11), pp.L111101. ⟨10.1103/PhysRevD.103.L111101⟩. ⟨hal-02914532⟩