Study of $J/ψ\to p\bar{p}$ and $J/ψ\to n\bar{n}$

BESIII Collaboration, M. Ablikim, M. N. Achasov, D. J. Ambrose, F. F. An, Q. An, Z. H. An, J. Z. Bai, R. B. Ferroli, Y. Ban, J. Becker, N. Berger, M. B. Bertani, J. M. Bian, E. Boger, O. Bondarenko, I. Boyko, R. A. Briere, V. Bytev, X. Cai, A. C. Calcaterra, G. F. Cao, J. F. Chang, G. Chelkov, G. Chen, H. S. Chen, J. C. Chen, M. L. Chen, S. J. Chen, Y. Chen, Y. B. Chen, H. P. Cheng, Y. P. Chu, D. Cronin-Hennessy, H. L. Dai, J. P. Dai, D. Dedovich, Z. Y. Deng, A. Denig, I. Denysenko, M. Destefanis, W. M. Ding, Y. Ding, L. Y. Dong, M. Y. Dong, S. X. Du, J. Fang, S. S. Fang, L. Fava, F. Feldbauer, C. Q. Feng, C. D. Fu, J. L. Fu, Y. Gao, C. Geng, K. Goetzen, W. X. Gong, W. Gradl, M. Greco, M. H. Gu, Y. T. Gu, Y. H. Guan, A. Q. Guo, L. B. Guo, Y. P. Guo, Y. L. Han, X. Q. Hao, F. A. Harris, K. L. He, M. He, Z. Y. He, T. Held, Y. K. Heng, Z. L. Hou, H. M. Hu, J. F. Hu, T. Hu, B. Huang, G. M. Huang, J. S. Huang, X. T. Huang, Y. P. Huang, T. Hussain, C. S. Ji, Q. Ji, X. B. Ji, X. L. Ji, L. K. Jia, L. L. Jiang, X. S. Jiang, J. B. Jiao, Z. Jiao, D. P. Jin, S. Jin, F. F. Jing, N. Kalantar-Nayestanaki, M. Kavatsyuk, W. Kuehn, W. Lai, J. S. Lange, J. K. C. Leung, C. H. Li, Cheng Li, Cui Li, D. M. Li, F. Li, G. Li, H. B. Li, J. C. Li, K. Li, Lei Li, N. B. Li, Q. J. Li, S. L. Li, W. D. Li, W. G. Li, X. L. Li, X. N. Li, X. Q. Li, X. R. Li, Z. B. Li, H. Liang, Y. F. Liang, Y. T. Liang, G. R. Liao, X. T. Liao, B. J. Liu, B. J. Liu, C. L. Liu, C. X. Liu, C. Y. Liu, F. H. Liu, Fang Liu, Feng Liu, H. Liu, H. B. Liu, H. H. Liu, H. M. Liu, H. W. Liu, J. P. Liu, Kun Liu, Kai Liu, K. Y. Liu, P. L. Liu, S. B. Liu, X. Liu, X. H. Liu, Y. B. Liu, Y. Liu, Z. A. Liu, Zhiqiang Liu, Zhiqing Liu, H. Loehner, G. R. Lu, H. J. Lu, J. G. Lu, Q. W. Lu, X. R. Lu, Y. P. Lu, C. L. Luo, M. X. Luo, T. Luo, X. L. Luo, M. Lv, C. L. Ma, F. C. Ma, H. L. Ma, Q. M. Ma, S. Ma, T. Ma, X. Y. Ma, Y. Ma, F. E. Maas, M. Maggiora, Q. A. Malik, H. Mao, Y. J. Mao, Z. P. Mao, J. G. Messchendorp, J. Min, T. J. Min, R. E. Mitchell, X. H. Mo, C. Morales Morales, C. Motzko, N. Yu. Muchnoi, Y. Nefedov, C. Nicholson, I. B. Nikolaev, Z. Ning, S. L. Olsen, Q. Ouyang, S. P. Pacetti, J. W. Park, M. Pelizaeus, K. Peters, J. L. Ping, R. G. Ping, R. Poling, E. Prencipe, C. S. J. Pun, M. Qi, S. Qian, C. F. Qiao, X. S. Qin, Y. Qin, Z. H. Qin, J. F. Qiu, K. H. Rashid, G. Rong, X. D. Ruan, A. Sarantsev, J. Schulze, M. Shao, C. P. Shen, X. Y. Shen, H. Y. Sheng, M. R. Shepherd, X. Y. Song, S. Spataro, B. Spruck, D. H. Sun, G. X. Sun, J. F. Sun, S. S. Sun, X. D. Sun, Y. J. Sun, Y. Z. Sun, Z. J. Sun, Z. T. Sun, C. J. Tang, X. Tang, E. H. Thorndike, H. L. Tian, D. Toth, M. U. Ulrich, G. S. Varner, B. Wang, B. Q. Wang, K. Wang, L. L. Wang, L. S. Wang, M. Wang, P. Wang, P. L. Wang, Q. Wang, Q. J. Wang, S. G. Wang, X. F. Wang, X. L. Wang, Y. D. Wang, Y. F. Wang, Y. Q. Wang, Z. Wang, Z. G. Wang, Z. Y. Wang, D. H. Wei, P. Weidenkaff, Q. G. Wen, S. P. Wen, M. W. Werner, U. Wiedner, L. H. Wu, N. Wu, S. X. Wu, W. Wu, Z. Wu, L. G. Xia, Z. J. Xiao, Y. G. Xie, Q. L. Xiu, G. F. Xu, G. M. Xu, H. Xu, Q. J. Xu, X. P. Xu, Y. Xu, Z. R. Xu, F. Xue, Z. Xue, L. Yan, W. B. Yan, Y. H. Yan, H. X. Yang, T. Yang, Y. Yang, Y. X. Yang, H. Ye, M. Ye, M. H. Ye, B. X. Yu, C. X. Yu, J. S. Yu, S. P. Yu, C. Z. Yuan, W. L. Yuan, Y. Yuan, A. A. Zafar, A. Z. Zallo, Y. Zeng, B. X. Zhang, B. Y. Zhang, C. C. Zhang, D. H. Zhang, H. H. Zhang, H. Y. Zhang, J. Zhang, J. G. Zhang, J. Q. Zhang, J. W. Zhang, J. Y. Zhang, J. Z. Zhang, L. Zhang, S. H. Zhang, T. R. Zhang, X. J. Zhang, X. Y. Zhang, Y. Zhang, Y. H. Zhang, Y. S. Zhang, Z. P. Zhang, Z. Y. Zhang, G. Zhao, H. S. Zhao, J. W. Zhao, K. X. Zhao, Lei Zhao, Ling Zhao, M. G. Zhao, Q. Zhao, S. J. Zhao, T. C. Zhao, X. H. Zhao, Y. B. Zhao, Z. G. Zhao, A. Zhemchugov, B. Zheng, J. P. Zheng, Y. H. Zheng, Z. P. Zheng, B. Zhong, J. Zhong, L. Zhou, X. K. Zhou, X. R. Zhou, C. Zhu, K. Zhu, K. J. Zhu, S. H. Zhu, X. L. Zhu, X. W. Zhu, Y. M. Zhu, Y. S. Zhu, Z. A. Zhu, J. Zhuang, B. S. Zou, J. H. Zou, J. X. Zuo

Published 2012-05-04, updated 2012-08-09Version 2

The decays $J/\psi\to p\bar{p}$ and $J/\psi\to n\bar{n}$ have been investigated with a sample of 225.2 million $J/\psi$ events collected with the BESIII detector at the BEPCII $e^+e^-$ collider. The branching fractions are determined to be $\mathcal{B}(J/\psi\to p\bar{p})=(2.112\pm0.004\pm0.031)\times10^{-3}$ and $\mathcal{B}(J/\psi\to n\bar{n})=(2.07\pm0.01\pm0.17)\times10^{-3}$. Distributions of the angle $\theta$ between the proton or anti-neutron and the beam direction are well described by the form $1+\alpha\cos^2\theta$, and we find $\alpha=0.595\pm0.012\pm0.015$ for $J/\psi\to p\bar{p}$ and $\alpha=0.50\pm0.04\pm0.21$ for $J/\psi\to n\bar{n}$. Our branching-fraction results suggest a large phase angle between the strong and electromagnetic amplitudes describing the $J/\psi\to N\bar{N}$ decay.