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Observation of structures in the J / ψ + ψ ( 2 S ) mass spectrum with the ATLAS detector

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2026

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Report No.: CERN-EP-2025-182; arXiv:2509.13101

Abstract: A search for resonant structures in the $J/ψ+ψ$(2S) mass spectrum is performed using proton--proton collision data at $\sqrt{s}=13$ TeV, corresponding to an integrated luminosity of 140 fb$^{-1}$, recorded by the ATLAS experiment at the LHC. The decay channels of $J/ψ+ψ\text{(2S)} \rightarrow 4μ$ and $J/ψ+ψ\text{(2S)} \rightarrow 4μ+2π$ are analyzed. An excess near 6.9 GeV is observed in both channels with a combined significance of 8.9$σ$. No significant signal is observed near 7.2 GeV, and an upper limit on its yield relative to $X$(6900) is provided. A simultaneous fit with the di-$J/ψ$ channel is carried out under assumptions regarding the resonance interferences, yielding a ratio of the partial decay widths between the $J/ψ+ψ\text{(2S)}$ and di-$J/ψ$ channels of $1.08\pm 0.20_{-0.17}^{+0.40}$ for the resonance near 6.9 GeV.

Classification:

Contributing Institute(s):
  1. LHC/ATLAS Experiment (ATLAS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

Database coverage:
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Observation of structures in the J / ψ + ψ ( 2 S ) mass spectrum with the ATLAS detector
Physical review / D 113(11), 112015 () [10.1103/zhkx-k9zl]  GO OpenAccess  Download fulltext Files  Download fulltextFulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS


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