First evidence of $X(3872)\toπ^0χ_{c0}(1P)$ and search for $X(3915)\toπ^0χ_{c1}(1P)$

Abumusabh, M.; Volpe, R.; Farkas, R.; Lau, T. S.; Gagneja, P.; Roney, J. M.; Uglov, T.; Feichtinger, P.; Matvienko, D.; Gautam, V.; Yin, J. H.; Shan, W.; Cho, K.; Gruberová, Z. Mediankin; Manh, T. Tien; Gabrielli, A.; Iijima, T.; Zhao, X.; Iwasaki, M.; Godang, R.; Varvell, K. E.; Kowalewski, R.; Liao, Y. P.; Angelsmark, M.; Santelj, L.; Hayashii, H.; Zeyrek, M.; Gironella Gironell, P.; Humair, T.; Ipsita, N.; Takahashi, M.; Aushev, T.; Bonvicini, G.; Solovieva, E.; Kodyš, P.; Park, J.; Shillington, T.; Marinas, C.; Kakuno, H.; Yan, W.; Natkaniec, Z.; Yabsley, B. D.; Neu, M.; Yusa, Y.; Ono, H.; Testa, F.; Natochii, A.; Heidelbach, A.; Lisovskyi, V.; Stavroulakis, P.; Finck, C.; Akdag, M.; Destefanis, M.; Prakash, A.; Forti, F.; Bartl, M.; Moser, H.-G.; Vobbilisetti, V.; Nayak, M.; Purwar, H.; Massaccesi, L.; Dorigo, M.; Mussa, R.; Li, Q. M.; Prell, S.; Moneta, S.; Wang, M.-Z.; Dujany, G.; Reuter, L.; Podesta-Lerma, P. L. M.; Lange, J. S.; Starič, M.; Okubo, R.; Tanida, K.; Ushiroda, Y.; Lin, J.; Bertemes, M.; Ricalde Herrmann, D.; Cheshta, C.; Aggarwal, A.; Warburton, A.; Baghel, N. K.; Johnson, A.; Senyo, K.; Inami, K.; Campagna, Q.; Vismaya, V. S.; Campajola, M.; Tang, S. S.; Mantovano, M.; Chutia, S.; Kumara, K.; Manfredi, R.; Heine, G.; Reiter, S.; Barrett, M.; Jacobs, W. W.; Kuzmin, A.; Marcello, S.; Passeri, A.; Graziani, E.; Alghamdi, S.; Prencipe, E.; Bae, H.; Joo, K. K.; Mancinelli, G.; Choudhury, S.; Kindo, H.; Yelton, J.; Uchida, M.; McKenna, J. A.; Liventsev, D.; Jackson, P.; Takizawa, M.; Žlebčík, R.; Hayasaka, K.; Serrano, J.; Zeng, F.; Cheon, B. G.; Podobnik, T.; Liptak, Z.; Shimasaki, T.; Miyake, H.; Thaller, A.; Alhakami, M.; Giri, A.; Browder, T. E.; Libby, J.; Ma, Y.; De Nardo, G.; Li, W. Z.; Kim, K.-H.; Garg, R.; Veronesi, M.; Kim, H.; Lyu, C.; Piilonen, L. E.; Yoshihara, K.; Akopov, N.; Hazra, S.; Ripp-Baudot, I.; Karyan, G.; Dey, S.; Schoenning, K.; Biswas, D.; Maharana, S. P.; Unger, K.; Skorupa, J.; Greenwald, D.; Keil, F.; Koga, T.; Gaudino, G.; Gogota, O.; Tsaklidis, I.; Li, L. K.; Park, K.; Yuan, J.; Meier, F.; Ferber, T.; Lee, H.; Leo, P.; Giordano, R.; Doležal, Z.; Ayad, R.; Budano, A.; Benfratello, G. F.; Cheema, P.; Vinokurova, A.; Hsu, C.-L.; Althubiti, N.; Saha, S.; Nomaru, R.; Špenko, K.; Liu, C.; Ganiev, E.; Zhang, B.; Singh, J. B.; Itoh, R.; Dingfelder, J.; Choi, S.-K.; Mudgal, N.; Sokolov, A.; Ghevondyan, G.; Ma, J. L.; Savinov, V.; Di Canto, A.; Consigny, I.; Maiti, R.; Aushev, V.; Nishida, S.; Kim, J.-Y.; Zhou, X. Y.; Bambade, P.; Wallner, S.; Bessner, M.; Li, S. X.; Masuda, M.; Schneider, S.; Ghumaryan, H.; Spruck, B.; Li, C.; De Pietro, G.; Kang, K. H.; Manoni, E.; Mohanty, G. B.; Bertholet, E.; Xu, X. P.; Liu, G.; Shwartz, B.; Chetri, H.; Lozar, A.; Shi, X. D.; Kim, D. Y.; Merola, M.; Boschetti, A.; Zhilich, V.; Prim, M. T.; Uno, S.; Gellrich, A.; Kulii, Y.; Korpar, S.; Wakai, M.; Ueda, I.; Eppelt, J.; Kunigo, T.; Amos, K.; Kohani, S.; de Sangro, R.; Dhayal, R.; Mizuk, R.; Higuchi, T.; Hou, X. T.; Raiz, S.; Gradl, W.; Liu, M. H.; Kwon, Y.-J.; Yuan, L.; Atmacan, H.; Martens, A.; Han, Y.; Bettarini, S.; Watanabe, M.; Jin, Y.; Tamponi, U.; Schmitz, J.; Finocchiaro, G.; Yamada, S.; Mehta, R.; Križan, P.; Zhu, L.; Arai, K.; Schwanda, C.; Bennett, J. V.; Shtol, D.; De La Motte, S. A.; Maggiora, M.; Ketter, C.; Kawasaki, T.; Becker, J.; Anh Ky, N.; Liu, Q. Y.; Chilikin, K.; Zhou, Q. D.; Belle-II Collaboration; Banerjee, Sw.; Torassa, E.; Thanh, D. V.; Leboucher, R.; de Carvalho, A. L. Moreira; Kurokawa, S.; Lewis, P. M.; Chirapatpimol, K.; Ahn, Y.; Russo, G.; Bhuyan, B.; Korobov, A.; Stroili, R.; Shiu, J.-G.; Meleshko, D.; Kim, C.; Chen, C.; Sandilya, S.; Li, Y. B.; Carminati, M.; Garmash, A.; Baudot, J.; Scavino, B.; Kiesling, C.; Onuki, Y.; Nakamura, K. R.; Watanuki, S.; Bračko, M.; Corona, L.; Hoek, M.; Sfienti, C.; Gobbo, B.; Babu, V.; Callet, F.; Matsuda, T.; Murakami, H.; Jacobi, D.; Fillinger, T.; Gudkova, K.; Rout, N.; Dong, X.; Ravindran, K.; pramanik, R.; Branchini, P.; Chen, L.; Marfoli, M.; Ishikawa, A.; Cochran, J.; Lee, M. J.; Bozek, A.; van Tonder, R.; Martinov, T.; Prasad, V.; Sumihama, M.; Becherer, F.; Tittel, O.; Bertacchi, V.; Yuan, C. Z.; Uno, K.; Fulsom, B. G.; Vitale, L.; Cho, H.-E.; Hoppe, R.; Praz, C.; Ogawa, S.; Bernlochner, F. U.; Martellini, C.; Beaubien, A.; Cui, J. X.; Rostomyan, A.; Cho, S.-J.; Bianchi, F.; Park, S.-H.; Zhou, J. S.; Wessel, C.; Briere, R. A.; Trantou, F. F.; De La Cruz-Burelo, E.; Lam, T.; Kinoshita, K.; Ahmed, H.; Nakazawa, Y.; Adachi, I.; Yi, K.; Li, Y.; Bhardwaj, V.; Gaur, V.; Unno, Y.; Maushart, M.; Ghosh, D.; Prudiiev, I.; Gaz, A.; Colorado-Caicedo, J. A.; Spataro, S.; Remnev, M.; Nakao, M.; Sanders, D. A.; Lai, Y.-T.; Miller, C.; de la Cruz, I. Heredia; Bussino, S.; Yan, W. P.; Bilka, T.; Lueck, T.; Stefkova, S.; Rehman, J. U.; Jia, S.; Aihara, H.; Maurya, S. K.; Casarosa, G.; Krokovny, P.; Rados, P.; Santos, C.; Muller, Th.; Simon, F.; Marcantonio, D.; Polat, L.; Pardi, S.; Seino, Y.; Patra, S.; Cecchi, C.; Cuccuini, S.; Kovalenko, E.; Lacaprara, S.; Antonioli, C.; Sibidanov, A.; Kuhr, T.; Miyabayashi, K.; Bahinipati, S.; Ecker, P.; Longo, S.; Horak, P.; Schnell, G.; Hearty, C.; Shen, C. P.; Zani, L.; Mirra, M.; Tiwary, R.; Kumar, R.; Pakhlova, G.; Belle Collaboration; Soffer, A.; Jang, E.-J.; Pedlar, T. K.; Robertson, S. H.; Bodrov, D.; Hohmann, M.; Frey, A.; Hedges, M. T.; Reif, M.

Preprint

PUBDB-2026-01915

First evidence of $X(3872)\toπ^0χ_{c0}(1P)$ and search for $X(3915)\toπ^0χ_{c1}(1P)$

Abumusabh, M. ; Adachi, I. ; Aggarwal, A. ; Ahmed, H. ; Ahn, Y. ; Aihara, H. ; Akdag, M. ; Akopov, N. ; Alghamdi, S. ; Alhakami, M. ; Althubiti, N. ; Amos, K. ; Angelsmark, M. ; Anh Ky, N. ; Antonioli, C. ; Arai, K. ; Atmacan, H. ; Aushev, T. ; Aushev, V. ; Ayad, R. ; Babu, V. ; Bae, H. ; Baghel, N. K. ; Bahinipati, S. ; Bambade, P. ; Banerjee, S. ; Barrett, M. ; Bartl, M. ; Baudot, J. ; Beaubien, A. ; Becherer, F. ; Becker, J. ; Benfratello, G. F. ; Bennett, J. V. ; Bernlochner, F. U. ; Bertacchi, V. ; Bertemes, M. ; Bertholet, E. ; Bessner, M. ; Bettarini, S. ; Bhardwaj, V. ; Bhuyan, B. ; Bianchi, F. ; Bilka, T. ; Biswas, D. ; Bodrov, D. ; Bonvicini, G. ; Boschetti, A. ; Bozek, A. ; Bračko, M. ; Branchini, P. ; Briere, R. A. ; Browder, T. E. ; Budano, A. ; Bussino, S. ; Callet, F. ; Campagna, Q. ; Campajola, M. ; Carminati, M. ; Casarosa, G. ; Cecchi, C. ; Cheema, P. ; Chen, C. ; Chen, L. ; Cheon, B. G. ; Cheshta, C. ; Chetri, H. ; Chilikin, K. ; Chirapatpimol, K. ; Cho, H.-E. ; Cho, K. ; Cho, S.-J. ; Choi, S.-K. ; Choudhury, S. ; Chutia, S. ; Cochran, J. ; Colorado-Caicedo, J. A. ; Consigny, I. ; Corona, L. ; Cuccuini, S. ; Cui, J. X. ; De La Cruz-Burelo, E. ; De La Motte, S. A. ; De Nardo, G. ; De Pietro, G. ; de Sangro, R. ; Destefanis, M. ; Dey, S. ; Dhayal, R. ; Di Canto, A. ; Dingfelder, J. ; Doležal, Z. ; Dong, X. ; Dorigo, M. ; Dujany, G. ; Ecker, P. ; Eppelt, J. ; Farkas, R. ; Feichtinger, P. ; Ferber, T. ; Fillinger, T. ; Finck, C. ; Finocchiaro, G. ; Forti, F. ; Frey, A. ; Fulsom, B. G. ; Gabrielli, A. ; Gagneja, P. ; Ganiev, E. ; Garg, R. ; Garmash, A. ; Gaudino, G. ; Gaur, V. ; Gautam, V. ; Gaz, A. ; Gellrich, A. ; Ghevondyan, G. ; Ghosh, D. ; Ghumaryan, H. ; Giordano, R. ; Giri, A. ; Gironella Gironell, P. ; Gobbo, B. ; Godang, R. ; Gogota, O. ; Gradl, W. ; Graziani, E. ; Greenwald, D. ; Gudkova, K. ; Han, Y. ; Hayasaka, K. ; Hayashii, H. ; Hazra, S. ; Hearty, C. ; Hedges, M. T. ; Heidelbach, A. ; Heine, G. ; de la Cruz, I. H. ; Higuchi, T. ; Hoek, M. ; Hohmann, M. ; Hoppe, R. ; Horak, P. ; Hou, X. T. ; Hsu, C.-L. ; Humair, T. ; Iijima, T. ; Inami, K. ; Ipsita, N. ; Ishikawa, A. ; Itoh, R. ; Iwasaki, M. ; Jackson, P. ; Jacobi, D. ; Jacobs, W. W. ; Jang, E.-J. ; Jia, S. ; Jin, Y. ; Johnson, A. ; Joo, K. K. ; Kakuno, H. ; Kang, K. H. ; Karyan, G. ; Kawasaki, T. ; Keil, F. ; Ketter, C. ; Kiesling, C. ; Kim, C. ; Kim, D. Y. ; Kim, H. ; Kim, J.-Y. ; Kim, K.-H. ; Kindo, H. ; Kinoshita, K. ; Kodyš, P. ; Koga, T. ; Kohani, S. ; Korobov, A. ; Korpar, S. ; Kovalenko, E. ; Kowalewski, R. ; Križan, P. ; Krokovny, P. ; Kuhr, T. ; Kulii, Y. ; Kumar, R. ; Kumara, K. ; Kunigo, T. ; Kurokawa, S. ; Kuzmin, A. ; Kwon, Y.-J. ; Lacaprara, S. ; Lai, Y.-T. ; Lam, T. ; Lange, J. S. ; Lau, T. S. ; Leboucher, R. ; Lee, H. ; Lee, M. J. ; Leo, P. ; Lewis, P. M. ; Li, C. ; Li, L. K. ; Li, Q. M. ; Li, S. X. ; Li, W. Z. ; Li, Y. ; Li, Y. B. ; Liao, Y. P. ; Libby, J. ; Lin, J. ; Liptak, Z. ; Lisovskyi, V. ; Liu, C. ; Liu, G. ; Liu, M. H. ; Liu, Q. Y. ; Liventsev, D. ; Longo, S. ; Lozar, A. ; Lueck, T. ; Lyu, C. ; Ma, J. L. ; Ma, Y. ; Maggiora, M. ; Maharana, S. P. ; Maiti, R. ; Mancinelli, G. ; Manfredi, R. ; Manoni, E. ; Mantovano, M. ; Marcantonio, D. ; Marcello, S. ; Marfoli, M. ; Marinas, C. ; Martellini, C. ; Martens, A. ; Martinov, T. ; Massaccesi, L. ; Masuda, M. ; Matsuda, T. ; Matvienko, D. ; Maurya, S. K. ; Maushart, M. ; McKenna, J. A. ; Gruberová, Z. M. ; Mehta, R. ; Meier, F. ; Meleshko, D. ; Merola, M. ; Miller, C. ; Mirra, M. ; Miyabayashi, K. ; Miyake, H. ; Mizuk, R. ; Mohanty, G. B. ; Moneta, S. ; de Carvalho, A. L. M. ; Moser, H.-G. ; Mudgal, N. ; Muller, T. ; Murakami, H. ; Mussa, R. ; Nakamura, K. R. ; Nakao, M. ; Nakazawa, Y. ; Natkaniec, Z. ; Natochii, A. ; Nayak, M. ; Neu, M. ; Nishida, S. ; Nomaru, R. ; Ogawa, S. ; Okubo, R. ; Ono, H. ; Onuki, Y. ; Pakhlova, G. ; Pardi, S. ; Park, J. ; Park, K. ; Park, S.-H. ; Passeri, A. ; Patra, S. ; Pedlar, T. K. ; Piilonen, L. E. ; Podesta-Lerma, P. L. M. ; Podobnik, T. ; Polat, L. ; Prakash, A. ; pramanik, R. ; Prasad, V. ; Praz, C. ; Prell, S. ; Prencipe, E. ; Prim, M. T. ; Prudiiev, I. ; Purwar, H. ; Rados, P. ; Raiz, S. ; Ravindran, K. ; Rehman, J. U. ; Reif, M. ; Reiter, S. ; Remnev, M. ; Reuter, L. ; Ricalde Herrmann, D. ; Ripp-Baudot, I. ; Robertson, S. H. ; Roney, J. M. ; Rostomyan, A. ; Rout, N. ; Russo, G. ; Saha, S. ; Sanders, D. A. ; Sandilya, S. ; Santelj, L. ; Santos, C. ; Savinov, V. ; Scavino, B. ; Schmitz, J. ; Schneider, S. ; Schnell, G. ; Schoenning, K. ; Schwanda, C. ; Seino, Y. ; Senyo, K. ; Serrano, J. ; Sfienti, C. ; Shan, W. ; Shen, C. P. ; Shi, X. D. ; Shillington, T. ; Shimasaki, T. ; Shiu, J.-G. ; Shtol, D. ; Shwartz, B. ; Sibidanov, A. ; Simon, F. ; Singh, J. B. ; Skorupa, J. ; Soffer, A. ; Sokolov, A. ; Solovieva, E. ; Spataro, S. ; Špenko, K. ; Spruck, B. ; Starič, M. ; Stavroulakis, P. ; Stefkova, S. ; Stroili, R. ; Sumihama, M. ; Takahashi, M. ; Takizawa, M. ; Tamponi, U. ; Tang, S. S. ; Tanida, K. ; Testa, F. ; Thaller, A. ; Thanh, D. V. ; Manh, T. T. ; Tittel, O. ; Tiwary, R. ; Torassa, E. ; Trantou, F. F. ; Tsaklidis, I. ; Uchida, M. ; Ueda, I. ; Uglov, T. ; Unger, K. ; Unno, Y. ; Uno, K. ; Uno, S. ; Ushiroda, Y. ; van Tonder, R. ; Varvell, K. E. ; Veronesi, M. ; Vinokurova, A. ; Vismaya, V. S. ; Vitale, L. ; Vobbilisetti, V. ; Volpe, R. ; Wakai, M. ; Wallner, S. ; Wang, M.-Z. ; Warburton, A. ; Watanabe, M. ; Watanuki, S. ; Wessel, C. ; Xu, X. P. ; Yabsley, B. D. ; Yamada, S. ; Yan, W. ; Yan, W. P. ; Yelton, J. ; Yi, K. ; Yin, J. H. ; Yoshihara, K. ; Yuan, C. Z. ; Yuan, J. ; Yuan, L. ; Yusa, Y. ; Zani, L. ; Zeng, F. ; Zeyrek, M. ; Zhang, B. ; Zhao, X. ; Zhilich, V. ; Zhou, J. S. ; Zhou, Q. D. ; Zhou, X. Y. ; Zhu, L. ; Žlebčík, R. ; Belle-II Collaboration (Collaboration author)DESY* ; Belle Collaboration (Collaboration author)

2026

This record in other databases:

Report No.: Belle Preprint:2026-6; KEK Preprint: 2026-2; arXiv:2606.24578

Abstract: We search for the pionic transitions $X(3872)\toπ^0χ_{cJ}(1P)$$(J = 0,~1,~2)$ and $X(3915)\toπ^0χ_{c1}$ in $B^+\to π^0χ_{cJ}K^+$ decays using the Belle and Belle~II data samples collected at the $Υ(4S)$ resonance, corresponding to integrated luminosities of $711~\mathrm{fb}^{-1}$ and $492~\mathrm{fb}^{-1}$, respectively. We report the first evidence for the decay $X(3872)\toπ^0χ_{c0}$ with a significance of $3.4σ$, including systematic uncertainties. We measure the product of branching fractions ${\cal B}(B^+\to X(3872)K^+)\times{\cal B}(X(3872)\toπ^0χ_{c0})=(20.0\pm6.8\pm2.3)\times10^{-6}$ and the branching fraction ratio ${\cal B}(X(3872)\toπ^0χ_{c0})/{\cal B}(X(3872)\toπ^+π^-J/ψ)=2.3\pm0.8\pm0.4$, where the first and second uncertainties are statistical and systematic, respectively. The upper limits at 90% credibility on the products of branching fractions for the $π^0χ_{c1}$ and $π^0χ_{c2}$ modes are $7.5\times10^{-6}$ and $15.3\times10^{-6}$, respectively. The corresponding upper limits on the branching fraction ratios relative to the $π^+π^-J/ψ$ decay are $0.9$ and $1.8$. The measured branching fractions for $X(3872)\toπ^0χ_{cJ}$ are consistent with several theoretical predictions based on the hadronic molecular interpretation of the $X(3872)$. No significant signal is seen for the $X(3915)\toπ^0χ_{c1}$ decay, and we set the 90% credibility upper limit of ${\cal B}(B^+\to X(3915)K^+)\times{\cal B}(X(3915)\toπ^0χ_{c1})<6.6\times10^{-6}$, while the decays for $J=0$ and 2 are forbidden by parity conservation.

Note: 9 pages, 2 figures

Contributing Institute(s):