Resonance X(7300): excited 2S tetraquark or hadronic molecule $$\chi _{c1}\chi _{c1}$$?

Abstract

Abstract We explore the first radial excitation $$X_{\textrm{4c}}^{*}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>4c</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow/><mml:mo>∗</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> of the fully charmed diquark-antidiquark state $$X_{\textrm{4c}}=cc{\overline{c}}{\overline{c}} $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>X</mml:mi><mml:mtext>4c</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mover><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover><mml:mover><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math> built of axial-vector components, and the hadronic molecule $${\mathcal {M}} =\chi _{c1}\chi _{c1}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>χ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>χ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math> . The masses and current couplings of these scalar states are calculated in the context of the QCD two-point sum rule approach. The full widths of $$X_{\textrm{4c}}^{*}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>4c</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow/><mml:mo>∗</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> and $${\mathcal {M}}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mi>M</mml:mi></mml:math> are evaluated by taking into account their kinematically allowed decay channels. We find partial widths of these processes using the strong couplings $$g_i^{*}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msubsup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow/><mml:mo>∗</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> and $$G_i^{(*)}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow/><mml:mo>∗</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> at the $$X_{\textrm{4c}}^{*}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>4c</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow/><mml:mo>∗</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> ( $${\mathcal {M}}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mi>M</mml:mi></mml:math> )-conventional mesons vertices computed by means of the QCD three-point sum rule method. The predictions obtained for the parameters $$m=(7235 \pm 75)~ \textrm{MeV}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>7235</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>75</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace/><mml:mtext>MeV</mml:mtext></mml:mrow></mml:math> , $$\Gamma =(144 \pm 18)~\textrm{MeV}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>Γ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>144</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>18</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace/><mml:mtext>MeV</mml:mtext></mml:mrow></mml:math> and $${\widetilde{m}}=(7180 \pm 120)~\textrm{MeV}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>~</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>7180</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>120</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace/><mml:mtext>MeV</mml:mtext></mml:mrow></mml:math> , $${\widetilde{\Gamma }}=(169 \pm 21)~\textrm{MeV}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>Γ</mml:mi><mml:mo>~</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>169</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>21</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace/><mml:mtext>MeV</mml:mtext></mml:mrow></mml:math> of these structures, are compared with the experimental data of the CMS and ATLAS Collaborations. In accordance to these results, within existing errors of measurements and uncertainties of the theoretical calculations, both the excited tetraquark and hadronic molecule may be considered as candidates to the resonance X (7300). Detailed analysis, however, demonstrates that the preferable model for X (7300) is an admixture of the molecule $${\mathcal {M}}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mi>M</mml:mi></mml:math> and sizeable part of $$X_{\textrm{4c}}^{*}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>4c</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow/><mml:mo>∗</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math> .

Topics & Concepts