Prompt and non-prompt J/ψ production cross sections at midrapidity in proton-proton collisions at $$ \sqrt{\mathrm{s}} $$ = 5.02 and 13 TeV

Author:

,Acharya S.,Adamová D.,Adler A.,Aglieri Rinella G.,Agnello M.,Agrawal N.,Ahammed Z.,Ahmad S.,Ahn S. U.,Ahuja I.,Akbar Z.,Akindinov A.,Al-Turany M.,Alam S. N.,Aleksandrov D.,Alessandro B.,Alfanda H. M.,Alfaro Molina R.,Ali B.,Ali Y.,Alici A.,Alizadehvandchali N.,Alkin A.,Alme J.,Alt T.,Altenkamper L.,Altsybeev I.,Anaam M. N.,Andrei C.,Andreou D.,Andronic A.,Angeletti M.,Anguelov V.,Antinori F.,Antonioli P.,Anuj C.,Apadula N.,Aphecetche L.,Appelshäuser H.,Arcelli S.,Arnaldi R.,Arsene I. C.,Arslandok M.,Augustinus A.,Averbeck R.,Aziz S.,Azmi M. D.,Badalà A.,Baek Y. W.,Bai X.,Bailhache R.,Bailung Y.,Bala R.,Balbino A.,Baldisseri A.,Balis B.,Ball M.,Banerjee D.,Barbera R.,Barioglio L.,Barlou M.,Barnaföldi G. G.,Barnby L. S.,Barret V.,Bartels C.,Barth K.,Bartsch E.,Baruffaldi F.,Bastid N.,Basu S.,Batigne G.,Batyunya B.,Bauri D.,Bazo Alba J. L.,Bearden I. G.,Beattie C.,Belikov I.,Bell Hechavarria A. D. C.,Bellini F.,Bellwied R.,Belokurova S.,Belyaev V.,Bencedi G.,Beole S.,Bercuci A.,Berdnikova A.,Bergmann L.,Besoiu M. G.,Betev L.,Bhaduri P. P.,Bhasin A.,Bhat I. R.,Bhat M. A.,Bhattacharjee B.,Bhattacharya P.,Bianchi L.,Bianchi N.,Bielčík J.,Bielčíková J.,Biernat J.,Bilandzic A.,Biro G.,Biswas S.,Blair J. T.,Blau D.,Blidaru M. B.,Blume C.,Boca G.,Bock F.,Bogdanov A.,Boi S.,Bok J.,Boldizsár L.,Bolozdynya A.,Bombara M.,Bond P. M.,Bonomi G.,Borel H.,Borissov A.,Bossi H.,Botta E.,Bratrud L.,Braun-Munzinger P.,Bregant M.,Broz M.,Bruno G. E.,Buckland M. D.,Budnikov D.,Buesching H.,Bufalino S.,Bugnon O.,Buhler P.,Buthelezi Z.,Butt J. B.,Bysiak S. A.,Cai M.,Caines H.,Caliva A.,Calvo Villar E.,Camacho J. M. M.,Camacho R. S.,Camerini P.,Canedo F. D. M.,Carnesecchi F.,Caron R.,Castillo Castellanos J.,Casula E. A. R.,Catalano F.,Ceballos Sanchez C.,Chakraborty P.,Chandra S.,Chapeland S.,Chartier M.,Chattopadhyay S.,Chattopadhyay S.,Chauvin A.,Chavez T. 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G.,Kumaoka T.,Kumar D.,Kumar L.,Kumar N.,Kundu S.,Kurashvili P.,Kurepin A.,Kurepin A. B.,Kuryakin A.,Kushpil S.,Kvapil J.,Kweon M. J.,Kwon J. Y.,Kwon Y.,La Pointe S. L.,La Rocca P.,Lai Y. S.,Lakrathok A.,Lamanna M.,Langoy R.,Lapidus K.,Larionov P.,Laudi E.,Lautner L.,Lavicka R.,Lazareva T.,Lea R.,Lehrbach J.,Lemmon R. C.,León Monzón I.,Lesser E. D.,Lettrich M.,Lévai P.,Li X.,Li X. L.,Lien J.,Lietava R.,Lim B.,Lim S. H.,Lindenstruth V.,Lindner A.,Lippmann C.,Liu A.,Liu D. H.,Liu J.,Lofnes I. M.,Loginov V.,Loizides C.,Loncar P.,Lopez J. A.,Lopez X.,López Torres E.,Luhder J. R.,Lunardon M.,Luparello G.,Ma Y. G.,Maevskaya A.,Mager M.,Mahmoud T.,Maire A.,Malaev M.,Malik N. M.,Malik Q. W.,Malinina L.,Mal’Kevich D.,Mallick N.,Malzacher P.,Mandaglio G.,Manko V.,Manso F.,Manzari V.,Mao Y.,Mareš J.,Margagliotti G. V.,Margotti A.,Marín A.,Markert C.,Marquard M.,Martin N. A.,Martinengo P.,Martinez J. L.,Martínez M. I.,Martínez García G.,Masciocchi S.,Masera M.,Masoni A.,Massacrier L.,Mastroserio A.,Mathis A. M.,Matonoha O.,Matuoka P. F. T.,Matyja A.,Mayer C.,Mazuecos A. L.,Mazzaschi F.,Mazzilli M.,Mazzoni M. A.,Mdhluli J. E.,Mechler A. F.,Meddi F.,Melikyan Y.,Menchaca-Rocha A.,Meninno E.,Menon A. S.,Meres M.,Mhlanga S.,Miake Y.,Micheletti L.,Migliorin L. C.,Mihaylov D. L.,Mikhaylov K.,Mishra A. N.,Miśkowiec D.,Modak A.,Mohanty A. P.,Mohanty B.,Mohisin Khan M.,Molander M. A.,Moravcova Z.,Mordasini C.,Moreira De Godoy D. A.,Morozov I.,Morsch A.,Mrnjavac T.,Muccifora V.,Mudnic E.,Mühlheim D.,Muhuri S.,Mulligan J. D.,Mulliri A.,Munhoz M. G.,Munzer R. H.,Murakami H.,Murray S.,Musa L.,Musinsky J.,Myrcha J. W.,Naik B.,Nair R.,Nandi B. K.,Nania R.,Nappi E.,Nassirpour A. F.,Nath A.,Nattrass C.,Neagu A.,Nellen L.,Nesbo S. V.,Neskovic G.,Nesterov D.,Nielsen B. S.,Nikolaev S.,Nikulin S.,Nikulin V.,Noferini F.,Noh S.,Nomokonov P.,Norman J.,Novitzky N.,Nowakowski P.,Nyanin A.,Nystrand J.,Ogino M.,Ohlson A.,Okorokov V. A.,Oleniacz J.,Oliveira Da Silva A. C.,Oliver M. H.,Onnerstad A.,Oppedisano C.,Ortiz Velasquez A.,Osako T.,Oskarsson A.,Otwinowski J.,Oya M.,Oyama K.,Pachmayer Y.,Padhan S.,Pagano D.,Paić G.,Palasciano A.,Pan J.,Panebianco S.,Pareek P.,Park J.,Parkkila J. E.,Pathak S. P.,Patra R. N.,Paul B.,Pei H.,Peitzmann T.,Peng X.,Pereira L. G.,Pereira Da Costa H.,Peresunko D.,Perez G. M.,Perrin S.,Pestov Y.,Petráček V.,Petrovici M.,Pezzi R. P.,Piano S.,Pikna M.,Pillot P.,Pinazza O.,Pinsky L.,Pinto C.,Pisano S.,Płoskoń M.,Planinic M.,Pliquett F.,Poghosyan M. G.,Polichtchouk B.,Politano S.,Poljak N.,Pop A.,Porteboeuf-Houssais S.,Porter J.,Pozdniakov V.,Prasad S. K.,Preghenella R.,Prino F.,Pruneau C. A.,Pshenichnov I.,Puccio M.,Qiu S.,Quaglia L.,Quishpe R. E.,Ragoni S.,Rakotozafindrabe A.,Ramello L.,Rami F.,Ramirez S. A. R.,Ramos A. G. T.,Rancien T. A.,Raniwala R.,Raniwala S.,Räsänen S. S.,Rath R.,Ravasenga I.,Read K. F.,Redelbach A. R.,Redlich K.,Rehman A.,Reichelt P.,Reidt F.,Reme-ness H. A.,Renfordt R.,Rescakova Z.,Reygers K.,Riabov A.,Riabov V.,Richert T.,Richter M.,Riegler W.,Riggi F.,Ristea C.,Rodríguez Cahuantzi M.,Røed K.,Rogalev R.,Rogochaya E.,Rogoschinski T. S.,Rohr D.,Röhrich D.,Rojas P. F.,Rokita P. S.,Ronchetti F.,Rosano A.,Rosas E. D.,Rossi A.,Rotondi A.,Roy A.,Roy P.,Roy S.,Rubini N.,Rueda O. V.,Rui R.,Rumyantsev B.,Russek P. G.,Rustamov A.,Ryabinkin E.,Ryabov Y.,Rytkonen H.,Rzesa W.,Saarimaki O. A. M.,Sadek R.,Sadovsky S.,Saetre J.,Šafařík K.,Saha S. K.,Saha S.,Sahoo B.,Sahoo P.,Sahoo R.,Sahoo S.,Sahu D.,Sahu P. K.,Saini J.,Sakai S.,Salvan M. P.,Sambyal S.,Samsonov V.,Sarkar D.,Sarkar N.,Sarma P.,Sarti V. M.,Sas M. H. P.,Schambach J.,Scheid H. S.,Schiaua C.,Schicker R.,Schmah A.,Schmidt C.,Schmidt H. R.,Schmidt M. O.,Schmidt M.,Schmidt N. V.,Schmier A. R.,Schotter R.,Schukraft J.,Schutz Y.,Schwarz K.,Schweda K.,Scioli G.,Scomparin E.,Seger J. E.,Sekiguchi Y.,Sekihata D.,Selyuzhenkov I.,Senyukov S.,Seo J. J.,Serebryakov D.,Šerkšnytė L.,Sevcenco A.,Shaba T. J.,Shabanov A.,Shabetai A.,Shahoyan R.,Shaikh W.,Shangaraev A.,Sharma A.,Sharma H.,Sharma M.,Sharma N.,Sharma S.,Sharma U.,Sheibani O.,Shigaki K.,Shimomura M.,Shirinkin S.,Shou Q.,Sibiriak Y.,Siddhanta S.,Siemiarczuk T.,Silva T. F.,Silvermyr D.,Simantathammakul T.,Simonetti G.,Singh B.,Singh R.,Singh R.,Singh R.,Singh V. K.,Singhal V.,Sinha T.,Sitar B.,Sitta M.,Skaali T. B.,Skorodumovs G.,Slupecki M.,Smirnov N.,Snellings R. J. M.,Soncco C.,Song J.,Songmoolnak A.,Soramel F.,Sorensen S.,Sputowska I.,Stachel J.,Stan I.,Steffanic P. J.,Stiefelmaier S. F.,Stocco D.,Storehaug I.,Storetvedt M. M.,Stylianidis C. P.,Suaide A. A. P.,Sugitate T.,Suire C.,Sukhanov M.,Suljic M.,Sultanov R.,Šumbera M.,Sumberia V.,Sumowidagdo S.,Swain S.,Szabo A.,Szarka I.,Tabassam U.,Taghavi S. F.,Taillepied G.,Takahashi J.,Tambave G. J.,Tang S.,Tang Z.,Tapia Takaki J. D.,Tarhini M.,Tarzila M. G.,Tauro A.,Tejeda Muñoz G.,Telesca A.,Terlizzi L.,Terrevoli C.,Tersimonov G.,Thakur S.,Thomas D.,Tieulent R.,Tikhonov A.,Timmins A. R.,Tkacik M.,Toia A.,Topilskaya N.,Toppi M.,Torales-Acosta F.,Tork T.,Torres S. R.,Trifiró A.,Tripathy S.,Tripathy T.,Trogolo S.,Trombetta G.,Trubnikov V.,Trzaska W. H.,Trzcinski T. P.,Trzeciak B. A.,Tumkin A.,Turrisi R.,Tveter T. S.,Ullaland K.,Uras A.,Urioni M.,Usai G. L.,Vala M.,Valle N.,Vallero S.,van der Kolk N.,van Doremalen L. V. R.,van Leeuwen M.,Vande Vyvre P.,Varga D.,Varga Z.,Varga-Kofarago M.,Vargas A.,Vasileiou M.,Vasiliev A.,Vázquez Doce O.,Vechernin V.,Vercellin E.,Vergara Limón S.,Vermunt L.,Vértesi R.,Verweij M.,Vickovic L.,Vilakazi Z.,Villalobos Baillie O.,Vino G.,Vinogradov A.,Virgili T.,Vislavicius V.,Vodopyanov A.,Volkel B.,Völkl M. A.,Voloshin K.,Voloshin S. A.,Volpe G.,von Haller B.,Vorobyev I.,Voscek D.,Vozniuk N.,Vrláková J.,Wagner B.,Wang C.,Wang D.,Weber M.,Weelden R. J. G. V.,Wegrzynek A.,Wenzel S. C.,Wessels J. P.,Wiechula J.,Wikne J.,Wilk G.,Wilkinson J.,Willems G. A.,Windelband B.,Winn M.,Witt W. E.,Wright J. R.,Wu W.,Wu Y.,Xu R.,Yadav A. K.,Yalcin S.,Yamaguchi Y.,Yamakawa K.,Yang S.,Yano S.,Yin Z.,Yokoyama H.,Yoo I.-K.,Yoon J. H.,Yuan S.,Yuncu A.,Zaccolo V.,Zampolli C.,Zanoli H. J. C.,Zardoshti N.,Zarochentsev A.,Závada P.,Zaviyalov N.,Zhalov M.,Zhang B.,Zhang S.,Zhang X.,Zhang Y.,Zherebchevskii V.,Zhi Y.,Zhigareva N.,Zhou D.,Zhou Y.,Zhu J.,Zhu Y.,Zichichi A.,Zinovjev G.,Zurlo N.

Abstract

Abstract The production of J is measured at midrapidity (|y| < 0.9) in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ s = 5.02 and 13 TeV, through the dielectron decay channel, using the ALICE detector at the Large Hadron Collider. The data sets used for the analyses correspond to integrated luminosities of $$ \mathcal{L} $$ L int = 19.4 ± 0.4 nb1 and $$ \mathcal{L} $$ L int = 32.2 ± 0.5 nb1 at $$ \sqrt{s} $$ s = 5.02 and 13 TeV, respectively. The fraction of non-prompt J mesons, i.e. those originating from the decay of beauty hadrons, is measured down to a transverse momentum pT = 2 GeV/c (1 GeV/c) at $$ \sqrt{s} $$ s = 5.02 TeV (13 TeV). The pT and rapidity (y) differential cross sections, as well as the corresponding values integrated over pT and y, are carried out separately for prompt and non-prompt J mesons. The results are compared with measurements from other experiments and theoretical calculations based on quantum chromodynamics (QCD). The shapes of the pT and y distributions of beauty quarks predicted by state-of-the-art perturbative QCD models are used to extrapolate an estimate of the $$ \mathrm{b}\overline{\mathrm{b}} $$ b b ¯ pair cross section at midrapidity and in the total phase space. The total $$ \mathrm{b}\overline{\mathrm{b}} $$ b b ¯ cross sections are found to be $$ {\sigma}_{\mathrm{b}\overline{\mathrm{b}}} $$ σ b b ¯ = 541 ± 45 (stat.) ± 69 $$ {\left(\mathrm{syst}.\right)}_{-12}^{+10} $$ syst . 12 + 10 (extr.) μb and $$ {\sigma}_{\mathrm{b}\overline{\mathrm{b}}} $$ σ b b ¯ = 218±37 (stat.)±31 $$ {\left(\mathrm{syst}.\right)}_{-9.1}^{+8.2} $$ syst . 9.1 + 8.2 (extr.) μb at $$ \sqrt{s} $$ s = 13 and 5.02 TeV, respectively. The value obtained from the combination of ALICE and LHCb measurements in pp collisions at $$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV is also provided.

Publisher

Springer Science and Business Media LLC

Subject

Nuclear and High Energy Physics

Reference103 articles.

1. CDF collaboration, Measurement of the J/ψ meson and b-hadron production cross sections in p$$ \overline{p} $$ collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 1960 GeV, Phys. Rev. D 71 (2005) 032001 [hep-ex/0412071] [INSPIRE].

2. R.K. Ellis, W.J. Stirling and B.R. Webber, QCD and collider physics, in Cambridge Monographs on Particle Physics, Nuclear Physics, and Cosmology , Cambridge University Press, Cambridge U.K. (2003).

3. N. Brambilla et al., Heavy Quarkonium: Progress, Puzzles, and Opportunities, Eur. Phys. J. C 71 (2011) 1534 [arXiv:1010.5827] [INSPIRE].

4. N. Brambilla et al., QCD and Strongly Coupled Gauge Theories: Challenges and Perspectives, Eur. Phys. J. C 74 (2014) 2981 [arXiv:1404.3723] [INSPIRE].

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