Evidence for $η_{c} \rightarrow γγ$ and Measurement of $J/ψ\rightarrow 3γ$

BESIII Collaboration, M. Ablikim, M. N. Achasov, D. J. Ambrose, F. F. An, Q. An, Z. H. An, J. Z. Bai, Y. Ban, J. Becker, M. Bertani, J. M. Bian, E. Boger, O. Bondarenko, I. Boyko, R. A. Briere, V. Bytev, X. Cai, O. Cakir, A. Calcaterra, G. F. Cao, S. A. Cetin, J. F. Chang, G. Chelkov, G. Chen, H. S. Chen, J. C. Chen, M. L. Chen, S. J. 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, R. B. Ferroli, 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, 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. 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, C. H. Li, Cheng Li, Cui Li, D. M. Li, F. Li, G. Li, H. B. Li, J. C. Li, K. Li, Lei 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, 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, K. Y. Liu, Kai Liu, P. L. Liu, Q. Liu, S. B. Liu, X. Liu, X. H. Liu, Y. B. 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, 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, H. Muramatsu, Y. Nefedov, C. Nicholson, I. B. Nikolaev, Z. Ning, S. L. Olsen, Q. Ouyang, S. Pacetti, J. W. Park, M. Pelizaeus, H. P. Peng, K. Peters, J. L. Ping, R. G. Ping, R. Poling, E. Prencipe, 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, B. D. Schaefer, 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, Y. J. Sun, Y. Z. Sun, Z. J. Sun, Z. T. Sun, C. J. Tang, X. Tang, I. Tapan, E. H. Thorndike, D. Toth, M. Ullrich, 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. 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. 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, Z. R. Xu, F. Xue, Z. Xue, L. Yan, W. B. Yan, Y. H. Yan, H. X. 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, Y. Yuan, A. A. Zafar, A. Zallo, Y. Zeng, B. X. Zhang, B. Y. Zhang, C. C. Zhang, D. H. Zhang, H. H. Zhang, H. Y. Zhang, J. Q. Zhang, J. W. Zhang, J. Y. Zhang, J. Z. Zhang, S. H. 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, 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. C. Zhu, Y. M. Zhu, Y. S. Zhu, Z. A. Zhu, J. Zhuang, B. S. Zou, J. H. Zou

Published 2012-08-07, updated 2013-02-06Version 3

The decay of $J/\psi$ to three photons is studied using $\psi(3686)\to\pi^+\pi^-J/\psi$ in a sample of $1.0641\times10^8$ $\psi(3686)$ events collected with the BESIII detector. Evidence of the direct decay of $\eta_c$ to two photons, $\eta_c\to\gamma\gamma$, is reported, and the product branching fraction is determined to be $\mathcal{B}(J/\psi\to\gamma\eta_c,\eta_c\to \gamma\gamma)=(4.5\pm1.2\pm0.6)\times10^{-6}$, where the first error is statistical and the second is systematic. The branching fraction for $J/\psi\to3\gamma$ is measured to be $(11.3\pm1.8\pm2.0)\times 10^{-6}$ with improved precision.