Search for muoproduction of X(3872) at COMPASS and indication of a new state X˜(3872)

Aghasyan, M.; Akhunzyanov, R.; Alexeev, M. G.; Alexeev, G. D.; Amoroso, A.; Andrieux, V.; Anfimov, N. V.; Anosov, V.; Antoshkin, A.; Augsten, K.; Augustyniak, W.; Austregesilo, A.; Azevedo, C. D. R.; Badelek, B.; Balestra, F.; Ball, M.; Barth, J.; Beck, R.; Bedfer, Y.; Bernhard, J.; Bicker, K.; Bielert, E. R.; Birsa, R.; Bodlak, M.; Bordalo, P.; Bradamante, F.; Bressan, A.; Buchele, M.; Burtsev, V. E.; Chang, W. -C.; Chatterjee, C.; Chiosso, M.; Choi, I.; Chumakov, A. G.; Chung, S. -U.; Cicuttin, A.; Crespo, M. L.; Dalla Torre, S.; Dasgupta, S. S.; Dasgupta, S.; Denisov, O. Y.; Dhara, L.; Donskov, S. V.; Doshita, N.; Dreisbach, C.; Dunnweber, W.; Dusaev, R. R.; Dziewiecki, M.; Efremov, A.; Eversheim, P. D.; Faessler, M.; Ferrero, A.; Finger, M.; Finger, M.; Fischer, H.; Franco, C.; du Fresne von Hohenesche, N.; Friedrich, J. M.; Frolov, V.; Fuchey, E.; Gautheron, F.; Gavrichtchouk, O. P.; Gerassimov, S.; Giarra, J.; Giordano, F.; Gnesi, I.; Gorzellik, M.; Grasso, A.; Gridin, A.; Grosse Perdekamp, M.; Grube, B.; Grussenmeyer, T.; Guskov, A.; Hahne, D.; Hamar, G.; von Harrach, D.; Heinsius, F. H.; Heitz, R.; Herrmann, F.; Horikawa, N.; D'Hose, N.; Hsieh, C. -Y.; Huber, S.; Ishimoto, S.; Ivanov, A.; Ivanshin, Y.; Iwata, T.; Jary, V.; Joosten, R.; Jorg, P.; Kabuss, E.; Kerbizi, A.; Ketzer, B.; Khaustov, G. V.; Khokhlov, Y. A.; Kisselev, Y.; Klein, F.; Koivuniemi, J. H.; Kolosov, V. N.; Kondo, K.; Konigsmann, K.; Konorov, I.; Konstantinov, V. F.; Kotzinian, A. M.; Kouznetsov, O. M.; Kral, Z.; Kramer, M.; Kremser, P.; Krinner, F.; Kroumchtein, Z. V.; Kulinich, Y.; Kunne, F.; Kurek, K.; Kurjata, R. P.; Kuznetsov, I. I.; Kveton, A.; Lednev, A. A.; Levchenko, E. A.; Levillain, M.; Levorato, S.; Lian, Y. -S.; Lichtenstadt, J.; Longo, R.; Lyubovitskij, V. E.; Maggiora, A.; Magnon, A.; Makins, N.; Makke, N.; Mallot, G. K.; Mamon, S. A.; Marianski, B.; Martin, A.; Marzec, J.; Matousek, J.; Matsuda, H.; Matsuda, T.; Meshcheryakov, G. V.; Meyer, M.; Meyer, W.; Mikhailov, Y. V.; Mikhasenko, M.; Mitrofanov, E.; Mitrofanov, N.; Miyachi, Y.; Nagaytsev, A.; Nerling, F.; Neyret, D.; Novy, J.; Nowak, W. -D.; Nukazuka, G.; Nunes, A. S.; Olshevsky, A. G.; Orlov, I.; Ostrick, M.; Panzieri, D.; Parsamyan, B.; Paul, S.; Peng, J. -C.; Pereira, F.; Pesek, M.; Peskova, M.; Peshekhonov, D. V.; Pierre, N.; Platchkov, S.; Pochodzalla, J.; Polyakov, V. A.; Pretz, J.; Quaresma, M.; Quintans, C.; Ramos, S.; Regali, C.; Reicherz, G.; Riedl, C.; Rogacheva, N. S.; Ryabchikov, D. I.; Rybnikov, A.; Rychter, A.; Salac, R.; Samoylenko, V. D.; Sandacz, A.; Santos, C.; Sarkar, S.; Savin, I. A.; Sawada, T.; Sbrizzai, G.; Schiavon, P.; Schmidt, K.; Schmieden, H.; Schonning, K.; Seder, E.; Selyunin, A.; Silva, L.; Sinha, L.; Sirtl, S.; Slunecka, M.; Smolik, J.; Srnka, A.; Steffen, D.; Stolarski, M.; Subrt, O.; Sulc, M.; Suzuki, H.; Szabelski, A.; Szameitat, T.; Sznajder, P.; Tasevsky, M.; Tessaro, S.; Tessarotto, F.; Thiel, A.; Tomsa, J.; Tosello, F.; Tskhay, V.; Uhl, S.; Vasilishin, B. I.; Vauth, A.; Veloso, J.; Vidon, A.; Virius, M.; Wallner, S.; Weisrock, T.; Wilfert, M.; ter Wolbeek, J.; Zaremba, K.; Zavada, P.; Zavertyaev, M.; Zemlyanichkina, E.; Zhuravlev, N.; Ziembicki, M.

doi:10.1016/j.physletb.2018.07.008

We have searched for exclusive production of exotic charmonia in the reaction μ+N→μ+(J/ψπ+π−)π±N′ using COMPASS data collected with incoming muons of 160 GeV/c and 200 GeV/c momentum. In the J/ψπ+π− mass distribution we observe a signal with a statistical significance of 4.1 σ. Its mass and width are consistent with those of the X(3872). The shape of the π+π− mass distribution from the observed decay into J/ψπ+π− shows disagreement with previous observations for X(3872). The observed signal may be interpreted as a possible evidence of a new charmonium state. It could be associated with a neutral partner of X(3872) with C=−1 predicted by a tetraquark model. The product of cross section and branching fraction of the decay of the observed state into J/ψπ+π− is determined to be 71±28(stat)±39(syst) pb.