Study of the Reactions n ¯ p → 2 π + π − , 2 π + π − π 0 , and 2 π + π − 2 π 0 Using J / ψ → p π − n ¯

We report an experimental investigation of the reactions <a:math xmlns:a="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <a:mrow> <a:mover accent="true"> <a:mrow> <a:mi>n</a:mi> </a:mrow> <a:mrow> <a:mo stretchy="false">¯</a:mo> </a:mrow> </a:mover> <a:mi>p</a:mi> <a:mo stretchy="false">→</a:mo> <a:mn>2</a:mn> <a:msup> <a:mrow> <a:mi>π</a:mi> </a:mrow> <a:mrow> <a:mo>+</a:mo> </a:mrow> </a:msup> <a:msup> <a:mrow> <a:mi>π</a:mi> </a:mrow> <a:mrow> <a:mo>−</a:mo> </a:mrow> </a:msup> </a:mrow> </a:math> , <f:math xmlns:f="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <f:mrow> <f:mover accent="true"> <f:mrow> <f:mi>n</f:mi> </f:mrow> <f:mrow> <f:mo stretchy="false">¯</f:mo> </f:mrow> </f:mover> <f:mi>p</f:mi> <f:mo stretchy="false">→</f:mo> <f:mn>2</f:mn> <f:msup> <f:mrow> <f:mi>π</f:mi> </f:mrow> <f:mrow> <f:mo>+</f:mo> </f:mrow> </f:msup> <f:msup> <f:mrow> <f:mi>π</f:mi> </f:mrow> <f:mrow> <f:mo>−</f:mo> </f:mrow> </f:msup> <f:msup> <f:mrow> <f:mi>π</f:mi> </f:mrow> <f:mrow> <f:mn>0</f:mn> </f:mrow> </f:msup> </f:mrow> </f:math> , and <k:math xmlns:k="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <k:mrow> <k:mover accent="true"> <k:mrow> <k:mi>n</k:mi> </k:mrow> <k:mrow> <k:mo stretchy="false">¯</k:mo> </k:mrow> </k:mover> <k:mi>p</k:mi> <k:mo stretchy="false">→</k:mo> <k:mn>2</k:mn> <k:msup> <k:mrow> <k:mi>π</k:mi> </k:mrow> <k:mrow> <k:mo>+</k:mo> </k:mrow> </k:msup> <k:msup> <k:mrow> <k:mi>π</k:mi> </k:mrow> <k:mrow> <k:mo>−</k:mo> </k:mrow> </k:msup> <k:mn>2</k:mn> <k:msup> <k:mrow> <k:mi>π</k:mi> </k:mrow> <k:mrow> <k:mn>0</k:mn> </k:mrow> </k:msup> </k:mrow> </k:math> using <p:math xmlns:p="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <p:mrow> <p:mo stretchy="false">(</p:mo> <p:mn>10.087</p:mn> <p:mo>±</p:mo> <p:mn>0.044</p:mn> <p:mo stretchy="false">)</p:mo> <p:mo>×</p:mo> <p:msup> <p:mrow> <p:mn>10</p:mn> </p:mrow> <p:mrow> <p:mn>9</p:mn> </p:mrow> </p:msup> <p:mtext> </p:mtext> <p:mtext> </p:mtext> <p:mi>J</p:mi> <p:mo>/</p:mo> <p:mi>ψ</p:mi> </p:mrow> </p:math> events collected with the BESIII detector at the BEPCII storage ring. The antineutron ( <t:math xmlns:t="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <t:mover accent="true"> <t:mi>n</t:mi> <t:mo stretchy="false">¯</t:mo> </t:mover> </t:math> ) is produced in the decay <x:math xmlns:x="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <x:mrow> <x:mi>J</x:mi> <x:mo>/</x:mo> <x:mi>ψ</x:mi> <x:mo stretchy="false">→</x:mo> <x:mi>p</x:mi> <x:msup> <x:mrow> <x:mi>π</x:mi> </x:mrow> <x:mrow> <x:mo>−</x:mo> </x:mrow> </x:msup> <x:mover accent="true"> <x:mrow> <x:mi>n</x:mi> </x:mrow> <x:mrow> <x:mo stretchy="false">¯</x:mo> </x:mrow> </x:mover> </x:mrow> </x:math> with studied momentum from 200 to <cb:math xmlns:cb="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <cb:mrow> <cb:mn>1174</cb:mn> <cb:mtext> </cb:mtext> <cb:mtext> </cb:mtext> <cb:mi>MeV</cb:mi> <cb:mo>/</cb:mo> <cb:mi>c</cb:mi> </cb:mrow> </cb:math> , while the target proton originates from the hydrogen nuclei in the cooling oil of the beam pipe. This novel method pioneers the study of <eb:math xmlns:eb="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <eb:mover accent="true"> <eb:mi>n</eb:mi> <eb:mo stretchy="false">¯</eb:mo> </eb:mover> </eb:math> -nucleon interactions at an <ib:math xmlns:ib="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <ib:msup> <ib:mi>e</ib:mi> <ib:mo>+</ib:mo> </ib:msup> <ib:msup> <ib:mi>e</ib:mi> <ib:mo>−</ib:mo> </ib:msup> </ib:math> collider, providing the first experimental data for <kb:math xmlns:kb="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <kb:mrow> <kb:mover accent="true"> <kb:mrow> <kb:mi>n</kb:mi> </kb:mrow> <kb:mrow> <kb:mo stretchy="false">¯</kb:mo> </kb:mrow> </kb:mover> </kb:mrow> </kb:math> momenta exceeding <ob:math xmlns:ob="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <ob:mrow> <ob:mn>800</ob:mn> <ob:mtext> </ob:mtext> <ob:mtext> </ob:mtext> <ob:mi>MeV</ob:mi> <ob:mo>/</ob:mo> <ob:mi>c</ob:mi> </ob:mrow> </ob:math> .