Observation of J/psi p Resonances Consistent with Pentaquark States in Lambda(0)(b) -> J/psi K(-)p Decays

LHCb Collaboration: Aaij, R.; Adeva, B.; Adinolfi, M.; Affolder, A.; Ajaltouni, Z.; Akar, S.; Albrecht, J.; Alessio, F.; Alexander, M.; Ali, S.; Alkhazov, G.; Cartelle, P. Alvarez; Alves, A. A.; Amato, S.; Amerio, S.; Amhis, Y.; An, L.; Anderlini, L.; Anderson, J.; Andreassi, G.; Andreotti, M.; Andrews, J. E.; Appleby, R. B.; Gutierrez, O. Aquines; Archilli, F.; D'Argent, P.; Artamonov, A.; Artuso, M.; Aslanides, E.; Auriemma, Giulio; Baalouch, M.; Bachmann, S.; Back, J. J.; Badalov, A.; Baesso, C.; Baldini, W.; Barlow, R. J.; Barschel, C.; Barsuk, S.; Barter, W.; Batozskaya, V.; Battista, V.; Bay, A.; Beaucourt, L.; Beddow, J.; Bedeschi, F.; Bediaga, I.; Bel, L. J.; Bellee, V.; Belloli, N.; Belyaev, I.; Ben Haim, E.; Bencivenni, G.; Benson, S.; Benton, J.; Berezhnoy, A.; Bernet, R.; Bertolin, A.; Bettler, M. O.; van Beuzekom, M.; Bien, A.; Bifani, S.; Billoir, P.; Bird, T.; Birnkraut, A.; Bizzeti, A.; Blake, T.; Blanc, F.; Blouw, J.; Blusk, S.; Bocci, V.; Bondar, A.; Bondar, N.; Bonivento, W.; Borghi, S.; Borsato, M.; Bowcock, T. J. V.; Bowen, E.; Bozzi, C.; Braun, S.; Britsch, M.; Britton, T.; Brodzicka, J.; Brook, N. H.; Bursche, A.; Buytaert, J.; Cadeddu, S.; Calabrese, R.; Calvi, M.; Calvo Gomez, M.; Campana, P.; Perez, D. Campora; Capriotti, L.; Carbone, A.; Carboni, G.; Cardinale, R.; Cardini, A.; Carniti, P.; Carson, L.; Carvalho Akiba, K.; Casse, G.; Cassina, L.; Garcia, L. Castillo; Cattaneo, M.; Cauet, C. h.; Cavallero, G.; Cenci, R.; Charles, M.; Charpentier, P. h.; Chefdeville, M.; Chen, S.; Cheung, S. F.; Chiapolini, N.; Chrzaszcz, M.; Vidal, X. Cid; Ciezarek, G.; Clarke, P. E. L.; Clemencic, M.; Cliff, H. V.; Closier, J.; Coco, V.; Cogan, J.; Cogneras, E.; Cogoni, V.; Cojocariu, L.; Collazuol, G.; Collins, P.; Comerma Montells, A.; Contu, A.; Cook, A.; Coombes, M.; Coquereau, S.; Corti, G.; Corvo, M.; Couturier, B.; Cowan, G. A.; Craik, D. C.; Crocombe, A.; Cruz Torres, M.; Cunliffe, S.; Currie, R.; D'Ambrosio, C.; Dall'Occo, E.; Dalseno, J.; David, P. N. Y.; Davis, A.; De Bruyn, K.; De Capua, S.; De Cian, M.; De Miranda, J. M.; De Paula, L.; De Simone, P.; Dean, C. T.; Decamp, D.; Deckenhoff, M.; Del Buono, L.; Deleage, N.; Demmer, M.; Derkach, D.; Deschamps, O.; Dettori, F.; Dey, B.; Di Canto, A.; Di Ruscio, F.; Dijkstra, H.; Donleavy, S.; Dordei, F.; Dorigo, M.; Suarez, A. Dosil; Dossett, D.; Dovbnya, A.; Dreimanis, K.; Dufour, L.; Dujany, G.; Dupertuis, F.; Durante, P.; Dzhelyadin, R.; Dziurda, A.; Dzyuba, A.; Easo, S.; Egede, U.; Egorychev, V.; Eidelman, S.; Eisenhardt, S.; Eitschberger, U.; Ekelhof, R.; Eklund, L.; El Rifai, I.; Elsasser, C. h.; Ely, S.; Esen, S.; Evans, H. M.; Evans, T.; Falabella, A.; Faerber, C.; Farley, N.; Farry, S.; Fay, R.; Ferguson, D.; Albor, V. Fernandez; Ferrari, F.; Ferreira Rodrigues, F.; Ferro Luzzi, M.; Filippov, S.; Fiore, M.; Fiorini, M.; Firlej, M.; Fitzpatrick, C.; Fiutowski, T.; Fohl, K.; Fol, P.; Fontana, M.; Fontanelli, F.; Forty, R.; Francisco, O.; Frank, M.; Frei, C.; Frosini, M.; Fu, J.; Furfaro, E.; Torreira, A. Gallas; Galli, D.; Gallorini, S.; Gambetta, S.; Gandelman, M.; Gandini, P.; Gao, Y.; Pardinas, J. Garcia; Tico, J. Garra; Garrido, L.; Gascon, D.; Gaspar, C.; Gauld, R.; Gavardi, L.; Gazzoni, G.; Geraci, A.; Gerick, D.; Gersabeck, E.; Gersabeck, M.; Gershon, T.; Ghez, P. h.; Gianelle, A.; Giani, S.; Gibson, V.; Girard, O. G.; Giubega, L.; Gligorov, V. V.; Goebel, C.; Golubkov, D.; Golutvin, A.; Gomes, A.; Gotti, C.; Gandara, M. Grabalosa; Graciani Diaz, R.; Cardoso, L. A. Granado; Grauges, E.; Graverini, E.; Graziani, G.; Grecu, A.; Greening, E.; Gregson, S.; Griffith, P.; Grillo, L.; Gruenberg, O.; Gui, B.; Gushchin, E.; Guz, Y. u.; Gys, T.; Hadavizadeh, T.; Hadjivasiliou, C.; Haefeli, G.; Haen, C.; Haines, S. C.; Hall, S.; Hamilton, B.; Han, X.; Hansmann Menzemer, S.; Harnew, N.; Harnew, S. T.; Harrison, J.; He, J.; Head, T.; Heijne, V.; Hennessy, K.; Henrard, P.; Henry, L.; Morata, J. A. Hernando; van Herwijnen, E.; Hess, M.; Hicheur, A.; Hill, D.; Hoballah, M.; Hombach, C.; Hulsbergen, W.; Humair, T.; Hussain, N.; Hutchcroft, D.; Hynds, D.; Idzik, M.; Ilten, P.; Jacobsson, R.; Jaeger, A.; Jalocha, J.; Jans, E.; Jawahery, A.; Jing, F.; John, M.; Johnson, D.; Jones, C. R.; Joram, C.; Jost, B.; Jurik, N.; Kandybei, S.; Kanso, W.; Karacson, M.; Karbach, T. M.; Karodia, S.; Kecke, M.; Kelsey, M.; Kenyon, I. R.; Kenzie, M.; Ketel, T.; Khanji, B.; Khurewathanakul, C.; Klaver, S.; Klimaszewski, K.; Kochebina, O.; Kolpin, M.; Komarov, I.; Koopman, R. F.; Koppenburg, P.; Kozeiha, M.; Kravchuk, L.; Kreplin, K.; Kreps, M.; Krocker, G.; Krokovny, P.; Kruse, F.; Krzemien, W.; Kucewicz, W.; Kucharczyk, M.; Kudryavtsev, V.; Kuonen, A. K.; Kurek, K.; Kvaratskheliya, T.; Lacarrere, D.; Lafferty, G.; Lai, A.; Lambert, D.; Lanfranchi, G.; Langenbruch, C.; Langhans, B.; Latham, T.; Lazzeroni, C.; Le Gac, R.; van Leerdam, J.; Lees, J. P.; Lefevre, R.; Leflat, A.; Lefrancois, J.; Leroy, O.; Lesiak, T.; Leverington, B.; Li, Y.; Likhomanenko, T.; Liles, M.; Lindner, R.; Linn, C.; Lionetto, F.; Liu, B.; Liu, X.; Loh, D.; Longstaff, I.; Lopes, J. H.; Lucchesi, D.; Martinez, M. Lucio; Luo, H.; Lupato, A.; Luppi, E.; Lupton, O.; Lusardi, N.; Lusiani, A.; Machefert, F.; Maciuc, F.; Maev, O.; Maguire, K.; Malde, S.; Malinin, A.; Manca, G.; Mancinelli, G.; Manning, P.; Mapelli, A.; Maratas, J.; Marchand, J. F.; Marconi, U.; Marin Benito, C.; Marino, P.; Marks, J.; Martellotti, G.; Martin, M.; Martinelli, M.; Santos, D. Martinez; Martinez Vidal, F.; Martins Tostes, D.; Massafferri, A.; Matev, R.; Mathad, A.; Mathe, Z.; Matteuzzi, C.; Mauri, A.; Maurin, B.; Mazurov, A.; Mccann, M.; Mccarthy, J.; Mcnab, A.; Mcnulty, R.; Meadows, B.; Meier, F.; Meissner, M.; Melnychuk, D.; Merk, M.; Milanes, D. A.; Minard, M. N.; Mitzel, D. S.; Molina Rodriguez, J.; Monroy, I. A.; Monteil, S.; Morandin, M.; Morawski, P.; Morda, A.; Morello, M. J.; Moron, J.; Morris, A. B.; Mountain, R.; Muheim, F.; Mueller, J.; Mueller, K.; Mueller, V.; Mussini, M.; Muster, B.; Naik, P.; Nakada, T.; Nandakumar, R.; Nandi, A.; Nasteva, I.; Needham, M.; Neri, N.; Neubert, S.; Neufeld, N.; Neuner, M.; Nguyen, A. D.; Nguyen, T. D.; Nguyen Mau, C.; Niess, V.; Niet, R.; Nikitin, N.; Nikodem, T.; Ninci, D.; Novoselov, A.; O'Hanlon, D. P.; Oblakowska Mucha, A.; Obraztsov, V.; Ogilvy, S.; Okhrimenko, O.; Oldeman, R.; Onderwater, C. J. G.; Rodrigues, B. Osorio; Goicochea, J. M. Otalora; Otto, A.; Owen, P.; Oyanguren, A.; Palano, A.; Palombo, F.; Palutan, M.; Panman, J.; Papanestis, A.; Pappagallo, M.; Pappalardo, L. L.; Pappenheimer, C.; Parkes, C.; Passaleva, G.; Patel, G. D.; Patel, M.; Patrignani, C.; Pearce, A.; Pellegrino, A.; Penso, G.; Altarelli, M. Pepe; Perazzini, S.; Perret, P.; Pescatore, L.; Petridis, K.; Petrolini, A.; Petruzzo, M.; Olloqui, E. Picatoste; Pietrzyk, B.; Pilar, T.; Pinci, D.; Pistone, A.; Piucci, A.; Playfer, S.; Casasus, M. Plo; Poikela, T.; Polci, F.; Poluektov, A.; Polyakov, I.; Polycarpo, E.; Popov, A.; Popov, D.; Popovici, B.; Potterat, C.; Price, E.; Price, J. D.; Prisciandaro, J.; Pritchard, A.; Prouve, C.; Pugatch, V.; Navarro, A. Puig; Punzi, G.; Qian, W.; Quagliani, R.; Rachwal, B.; Rademacker, J. H.; Rama, M.; Rangel, M. S.; Raniuk, I.; Rauschmayr, N.; Raven, G.; Redi, F.; Reichert, S.; Reid, M. M.; Dos Reis, A. C.; Ricciardi, S.; Richards, S.; Rihl, M.; Rinnert, K.; Molina, V. Rives; Robbe, P.; Rodrigues, A. B.; Rodrigues, E.; Rodriguez Lopez, J. A.; Perez, P. Rodriguez; Roiser, S.; Romanovsky, V.; Romero Vidal, A.; Ronayne, J. W.; Rotondo, M.; Rouvinet, J.; Ruf, T.; Ruiz Valls, P.; Saborido Silva, J. J.; Sagidova, N.; Sail, P.; Saitta, B.; Salustino Guimaraes, V.; Sanchez Mayordomo, C.; Sanmartin Sedes, B.; Santacesaria, R.; Santamarina Rios, C.; Santimaria, M.; Santovetti, E.; Sarti, A.; Satriano, Celestina; Satta, A.; Saunders, D. M.; Savrina, D.; Schiller, M.; Schindler, H.; Schlupp, M.; Schmelling, M.; Schmelzer, T.; Schmidt, B.; Schneider, O.; Schopper, A.; Schubiger, M.; Schune, M. H.; Schwemmer, R.; Sciascia, B.; Sciubba, A.; Semennikov, A.; Serra, N.; Serrano, J.; Sestini, L.; Seyfert, P.; Shapkin, M.; Shapoval, I.; Shcheglov, Y.; Shears, T.; Shekhtman, L.; Shevchenko, V.; Shires, A.; Siddi, B. G.; Coutinho, R. Silva; Simi, G.; Sirendi, M.; Skidmore, N.; Skillicorn, I.; Skwarnicki, T.; Smith, E.; Smith, E.; Smith, I. T.; Smith, J.; Smith, M.; Snoek, H.; Sokoloff, M. D.; Soler, F. J. P.; Soomro, F.; Souza, D.; Souza De Paula, B.; Spaan, B.; Spradlin, P.; Sridharan, S.; Stagni, F.; Stahl, M.; Stahl, S.; Stefkova, S.; Steinkamp, O.; Stenyakin, O.; Stevenson, S.; Stoica, S.; Stone, S.; Storaci, B.; Stracka, S.; Straticiuc, M.; Straumann, U.; Sun, L.; Sutcliffe, W.; Swientek, K.; Swientek, S.; Syropoulos, V.; Szczekowski, M.; Szczypka, P.; Szumlak, T.; T'Jampens, S.; Tayduganov, A.; Tekampe, T.; Teklishyn, M.; Tellarini, G.; Teubert, F.; Thomas, C.; Thomas, E.; van Tilburg, J.; Tisserand, V.; Tobin, M.; Todd, J.; Tolk, S.; Tomassetti, L.; Tonelli, D.; Topp Joergensen, S.; Torr, N.; Tournefier, E.; Tourneur, S.; Trabelsi, K.; Tran, M. T.; Tresch, M.; Trisovic, A.; Tsaregorodtsev, A.; Tsopelas, P.; Tuning, N.; Ukleja, A.; Ustyuzhanin, A.; Uwer, U.; Vacca, C.; Vagnoni, V.; Valenti, G.; Vallier, A.; Gomez, R. Vazquez; Vazquez Regueiro, P.; Vazquez Sierra, C.; Vecchi, S.; Velthuis, J. J.; Veltri, M.; Veneziano, G.; Vesterinen, M.; Viaud, B.; Vieira, D.; Vieites Diaz, M.; Vilasis Cardona, X.; Vollhardt, A.; Volyanskyy, D.; Voong, D.; Vorobyev, A.; Vorobyev, V.; Voss, C.; de Vries, J. A.; Waldi, R.; Wallace, C.; Wallace, R.; Walsh, J.; Wandernoth, S.; Wang, J.; Ward, D. R.; Watson, N. K.; Websdale, D.; Weiden, A.; Whitehead, M.; Wilkinson, G.; Wilkinson, M.; Williams, M.; Williams, M. P.; Williams, M.; Williams, T.; Wilson, F. F.; Wimberley, J.; Wishahi, J.; Wislicki, W.; Witek, M.; Wormser, G.; Wotton, S. A.; Wright, S.; Wyllie, K.; Xie, Y.; Xu, Z.; Yang, Z.; Yu, J.; Yuan, X.; Yushchenko, O.; Zangoli, M.; Zavertyaev, M.; Zhang, L.; Zhang, Y.; Zhelezov, A.; Zhokhov, A.; Zhong, L.; Zucchelli, S.

doi:10.1103/PhysRevLett.115.072001

Observations of exotic structures in the J/psi p channel, which we refer to as charmonium-pentaquark states, in Lambda(0)(b) --> J/psi K(-)p decays are presented. The data sample corresponds to an integrated luminosity of 3 fb(-1) acquired with the LHCb detector from 7 and 8 TeV pp collisions. An amplitude analysis of the three-body final state reproduces the two-body mass and angular distributions. To obtain a satisfactory fit of the structures seen in the J/psi p mass spectrum, it is necessary to include two Breit-Wigner amplitudes that each describe a resonant state. The significance of each of these resonances is more than 9 standard deviations. One has a mass of 4380 +/- 8 +/- 29 MeV and a width of 205 +/- 18 +/- 86 MeV, while the second is narrower, with a mass of 4449.8 +/- 1.7 +/- 2.5 MeV and a width of 39 +/- 5 +/- 19 MeV. The preferred J(P) assignments are of opposite parity, with one state having spin 3/2 and the other 5/2.