First measurement of the masses of the $Υ_1(1D)$ and $Υ_3(1D)$ states and the energy dependence of the cross sections for $e^+e^-\toΥ_J(1D)η$ and $e^+e^-\toΥ_J(1D)π^+π^-$

Abumusabh, M.; Farkas, R.; Lau, T. S.; Uenlue, E.; Roney, J. M.; Uglov, T.; Feichtinger, P.; Xie, Y.; Gautam, V.; Yin, J. H.; Privalov, S.; 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.; Kumar, D.; Angelsmark, M.; Hayashii, H.; Zeyrek, M.; Gironella Gironell, P.; Ji, Q. P.; Ipsita, N.; 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.; Massaccesi, L.; Dorigo, M.; Song, W.; Mussa, R.; Li, Q. M.; Prell, S.; Simon, F.; Wang, M.-Z.; Dujany, G.; Podesta-Lerma, P. L. M.; Lange, J. S.; Starič, M.; Liu, Z. Q.; Tanida, K.; Lin, J.; Bertemes, M.; Ricalde Herrmann, D.; Cheshta, C.; Aggarwal, A.; Warburton, A.; Baghel, N. K.; Johnson, A.; Humair, T.; Senyo, K.; Inami, K.; Bondar, A.; Campagna, Q.; Vismaya, V. S.; Campajola, M.; Mantovano, M.; Biswas, A.; Chutia, S.; Kumara, K.; Heine, G.; Reiter, S.; Barrett, M.; Jacobs, W. W.; 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.; Takizawa, M.; Žlebčík, R.; Hayasaka, K.; Serrano, J.; Cheon, B. G.; Podobnik, T.; Miyake, H.; Alhakami, M.; Giri, A.; Browder, T. E.; Libby, J.; Ostrowski, I.; 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.; Ledesma, H. Crotte; Karyan, G.; Dey, S.; Schoenning, K.; Biswas, D.; Maharana, S. P.; Unger, K.; Skorupa, J.; Greenwald, D.; Koga, T.; Gaudino, G.; Rizzo, G.; Gogota, O.; Tsaklidis, I.; Li, L. K.; Park, K.; Yuan, J.; Meier, F.; Ferber, T.; Gale, A.; Lee, H.; Leo, P.; Giordano, R.; Doležal, Z.; Ayad, R.; Budano, A.; Benfratello, G. F.; Cheema, P.; Lemettais, C.; Hsu, C.-L.; Althubiti, N.; Chang, M.-C.; Saha, S.; Nomaru, R.; Špenko, K.; Liu, C.; Otani, F.; 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.; Bambade, P.; Wallner, S.; Bessner, M.; Li, S. X.; Masuda, M.; Schneider, S.; Piccolo, M.; Spruck, B.; Li, C.; De Pietro, G.; Kang, K. H.; Manoni, E.; Bertholet, E.; Xu, X. P.; Shwartz, B.; Chetri, H.; Hoek, M.; Lozar, A.; Shi, X. D.; Kim, D. Y.; Merola, M.; Boschetti, A.; Krein, M.; Pestotnik, R.; Prim, M. T.; Uno, S.; Gellrich, A.; Korpar, S.; Ueda, I.; Eppelt, J.; Kunigo, T.; Amos, K.; Kohani, S.; de Sangro, R.; Dhayal, R.; Mizuk, R.; Higuchi, T.; Raiz, S.; Tanaka, S.; Gradl, W.; Adamczyk, K.; Kwon, Y.-J.; Yuan, L.; Atmacan, H.; Martens, A.; Han, Y.; Bettarini, S.; Dugic, K.; Watanabe, M.; Jin, Y.; Tamponi, U.; Schmitz, J.; Finocchiaro, G.; Yamada, S.; Mehta, R.; Baur, A.; Križan, P.; Zhu, L.; Arai, K.; Schwanda, C.; Mubarak, A.; 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; Zhilich, V.; Chirapatpimol, K.; Ahn, Y.; Russo, G.; Bhuyan, B.; Korobov, A.; Stroili, R.; Shiu, J.-G.; Meleshko, D.; Kim, C.; Sandilya, S.; Li, Y. B.; Carminati, M.; Garmash, A.; Baudot, J.; Scavino, B.; Kiesling, C.; Onuki, Y.; Naruki, M.; Watanuki, S.; Bračko, M.; Corona, L.; Epifanov, D.; Sfienti, C.; Gobbo, B.; Babu, V.; Murakami, H.; Jacobi, D.; Fillinger, T.; Gudkova, K.; Rout, N.; Dong, X.; Ravindran, K.; Branchini, P.; Chen, L.; Bobrov, A.; Marfoli, M.; Ishikawa, A.; Giakoustidis, G.; Lee, M. J.; Bozek, A.; van Tonder, R.; Gebeline, P.; 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.; Volk, R.; 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.; Niiyama, M.; Colorado-Caicedo, J. A.; Spataro, S.; Remnev, M.; Nakao, M.; Lai, Y.-T.; Miller, C.; de la Cruz, I. Heredia; Yan, W. P.; Bilka, T.; Stefkova, S.; Rehman, J. U.; Jia, S.; Maurya, S. K.; Casarosa, G.; Krokovny, P.; Rados, P.; Santos, C.; Muller, Th.; Moneta, S.; 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.; Belle Collaboration; Soffer, A.; Jang, E.-J.; Pedlar, T. K.; Robertson, S. H.; Bodrov, D.; Hohmann, M.; Hedges, M. T.; Reif, M.

Preprint

PUBDB-2026-02093

First measurement of the masses of the $Υ_1(1D)$ and $Υ_3(1D)$ states and the energy dependence of the cross sections for $e^+e^-\toΥ_J(1D)η$ and $e^+e^-\toΥ_J(1D)π^+π^-$

Abumusabh, M. ; Adachi, I. ; Adamczyk, K. ; Aggarwal, A. ; Ahmed, H. ; Ahn, Y. ; 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. ; Baur, A. ; 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, A. ; Biswas, D. ; Bobrov, A. ; Bodrov, D. ; Bondar, A. ; Bonvicini, G. ; Boschetti, A. ; Bozek, A. ; Bračko, M. ; Branchini, P. ; Briere, R. A. ; Browder, T. E. ; Budano, A. ; Campagna, Q. ; Campajola, M. ; Carminati, M. ; Casarosa, G. ; Cecchi, C. ; Chang, M.-C. ; Cheema, P. ; 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. ; Colorado-Caicedo, J. A. ; Consigny, I. ; Corona, L. ; Ledesma, H. C. ; 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. ; Dugic, K. ; Dujany, G. ; Ecker, P. ; Epifanov, D. ; Eppelt, J. ; Farkas, R. ; Feichtinger, P. ; Ferber, T. ; Fillinger, T. ; Finck, C. ; Finocchiaro, G. ; Forti, F. ; Fulsom, B. G. ; Gabrielli, A. ; Gale, A. ; Garg, R. ; Garmash, A. ; Gaudino, G. ; Gaur, V. ; Gautam, V. ; Gebeline, P. ; Gellrich, A. ; Ghevondyan, G. ; Ghosh, D. ; Giakoustidis, G. ; 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. ; Hsu, C.-L. ; Humair, T. ; Iijima, T. ; Inami, K. ; Ipsita, N. ; Ishikawa, A. ; Itoh, R. ; Iwasaki, M. ; Jacobi, D. ; Jacobs, W. W. ; Jang, E.-J. ; Ji, Q. P. ; Jia, S. ; Jin, Y. ; Johnson, A. ; Joo, K. K. ; Kakuno, H. ; Kang, K. H. ; Karyan, G. ; Kawasaki, T. ; 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. ; Krein, M. ; Križan, P. ; Krokovny, P. ; Kuhr, T. ; Kumar, D. ; Kumar, R. ; Kumara, K. ; Kunigo, T. ; Kwon, Y.-J. ; Lacaprara, S. ; Lai, Y.-T. ; Lam, T. ; Lange, J. S. ; Lau, T. S. ; Leboucher, R. ; Lee, H. ; Lee, M. J. ; Lemettais, C. ; Leo, P. ; 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. ; Lisovskyi, V. ; Liu, C. ; Liu, Q. Y. ; Liu, Z. Q. ; Liventsev, D. ; Longo, S. ; Lozar, A. ; Lyu, C. ; Ma, J. L. ; Ma, Y. ; Maggiora, M. ; Maharana, S. P. ; Maiti, R. ; Mancinelli, G. ; Manoni, E. ; Mantovano, M. ; Marcantonio, D. ; Marcello, S. ; Marfoli, M. ; Marinas, C. ; Martellini, C. ; Martens, A. ; Martinov, T. ; Massaccesi, L. ; Masuda, M. ; 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. ; Moneta, S. ; de Carvalho, A. L. M. ; Moser, H.-G. ; Mubarak, A. ; Mudgal, N. ; Muller, T. ; Murakami, H. ; Mussa, R. ; Nakao, M. ; Nakazawa, Y. ; Naruki, M. ; Natkaniec, Z. ; Natochii, A. ; Nayak, M. ; Neu, M. ; Niiyama, M. ; Nishida, S. ; Nomaru, R. ; Ogawa, S. ; Ono, H. ; Onuki, Y. ; Ostrowski, I. ; Otani, F. ; Pardi, S. ; Park, J. ; Park, K. ; Park, S.-H. ; Passeri, A. ; Patra, S. ; Pedlar, T. K. ; Pestotnik, R. ; Piccolo, M. ; Piilonen, L. E. ; Podesta-Lerma, P. L. M. ; Podobnik, T. ; Polat, L. ; Prakash, A. ; Prasad, V. ; Prell, S. ; Prencipe, E. ; Prim, M. T. ; Privalov, S. ; Rados, P. ; Raiz, S. ; Ravindran, K. ; Rehman, J. U. ; Reif, M. ; Reiter, S. ; Remnev, M. ; Ricalde Herrmann, D. ; Ripp-Baudot, I. ; Rizzo, G. ; Robertson, S. H. ; Roney, J. M. ; Rostomyan, A. ; Rout, N. ; Russo, G. ; Saha, S. ; Sandilya, S. ; 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. ; Shiu, J.-G. ; Shtol, D. ; Shwartz, B. ; Sibidanov, A. ; Simon, F. ; Singh, J. B. ; Skorupa, J. ; Soffer, A. ; Sokolov, A. ; Solovieva, E. ; Song, W. ; Spataro, S. ; Špenko, K. ; Spruck, B. ; Starič, M. ; Stavroulakis, P. ; Stefkova, S. ; Stroili, R. ; Sumihama, M. ; Takizawa, M. ; Tamponi, U. ; Tanaka, S. ; Tanida, K. ; Testa, F. ; Thanh, D. V. ; Manh, T. T. ; Tittel, O. ; Tiwary, R. ; Torassa, E. ; Trantou, F. F. ; Tsaklidis, I. ; Uchida, M. ; Ueda, I. ; Uenlue, E. ; Uglov, T. ; Unger, K. ; Unno, Y. ; Uno, K. ; Uno, S. ; van Tonder, R. ; Varvell, K. E. ; Veronesi, M. ; Vismaya, V. S. ; Vitale, L. ; Vobbilisetti, V. ; Volk, R. ; Wallner, S. ; Wang, M.-Z. ; Warburton, A. ; Watanabe, M. ; Watanuki, S. ; Wessel, C. ; Xie, Y. ; 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. ; Zeyrek, M. ; Zhang, B. ; Zhao, X. ; Zhilich, V. ; Zhou, J. S. ; Zhou, Q. D. ; Zhu, L. ; Žlebčík, R. ; Belle-II Collaboration (Collaboration author)DESY* ; Belle Collaboration (Collaboration author)

2026

This record in other databases:

Report No.: Belle II Preprint 2026-014; KEK Preprint 2026-10; arXiv:2607.04369

Abstract: We study the processes $e^+e^-\toΥ_J(1D)η$ and $e^+e^-\toΥ_J(1D)π^+π^-$ at center-of-mass energies $\sqrt{s}$=(10.73 -- 11.02) GeV using a $142.5\,\mathrm{fb}^{-1}$ data sample, including 122~fb$^{-1}$ near the $Υ$(10860) peak ($\sqrt{s}$ = 10.866 GeV), collected with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy $e^+e^-$ collider. From the peak sample, the products of Born cross section times branching fraction are obtained for $σ_{\rm Born}(e^+e^-\toΥ_J(1D)η)$ or $σ_{\rm Born}(e^+e^-\toΥ_J(1D)π^+π^-)$ and ${\cal B}(Υ_J(1D)\toχ_{b1}γ)$ or ${\cal B}(Υ_J(1D)\toχ_{b2}γ)$ for each $Υ_J(1D)$ state. The corresponding branching fractions for $Υ(10860)$ decays are also obtained. The significances of the $Υ_1(1D)$, $Υ_2(1D)$, and $Υ_3(1D)$ signals are 4.8$σ$, ${>}10σ$, and 3.0$σ$, respectively, including systematic uncertainties. The mass for $Υ_2(1D)$ is measured to be $(10167.0\pm 1.0\pm 0.2)$ MeV/$c^2$, where the first and second uncertainties are statistical and systematic. The mass splittings $Δm_{12}=m(Υ_2(1D))-m(Υ_1(1D))$ and $Δm_{23}=m(Υ_3(1D))-m(Υ_2(1D))$ are $(11.8\pm1.5\pm0.4)$ MeV/$c^2$ and $(7.6\pm2.4\pm0.6)$ MeV/$c^2$, respectively.~We determine the energy dependence of the cross sections for $e^+e^-\toΥ_J(1D)η$ and $e^+e^-\toΥ_J(1D)π^+π^-$ for the $Υ_1(1D)$, $Υ_2(1D)$, and $Υ_3(1D)$ states, combined.

Note: 12 pages, 7 figures

Contributing Institute(s):