Measurement of $${\psi {(2S)}} $$ψ(2S) production cross-sections in proton-proton collisions at $$\sqrt{s} =7$$s=7 and $$13\text { TeV} $$13TeV



Aaij, R, Beteta, C Abellán, Adeva, B, Adinolfi, M, Aidala, CA, Ajaltouni, Z, Akar, S, Albicocco, P, Albrecht, J, Alessio, F
et al (show 836 more authors) (2020) Measurement of $${\psi {(2S)}} $$ψ(2S) production cross-sections in proton-proton collisions at $$\sqrt{s} =7$$s=7 and $$13\text { TeV} $$13TeV. The European Physical Journal C, 80 (3). 185-.

Access the full-text of this item by clicking on the Open Access link.
[img] Text
Aaij2020_Article_MeasurementOfPsi2SΨ2SProductio.pdf - Published version

Download (1MB) | Preview

Abstract

<jats:title>Abstract</jats:title><jats:p>The cross-sections of <jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$\psi {(2S)}$$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> meson production in proton-proton collisions at <jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$\sqrt{s} =13\text { TeV} $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>13</mml:mn><mml:mspace /><mml:mtext>TeV</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> are measured with a data sample collected by the LHCb detector corresponding to an integrated luminosity of <jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$275\text { pb} ^{-1} $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mn>275</mml:mn><mml:mspace /><mml:msup><mml:mtext>pb</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula>. The production cross-sections for prompt <jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$\psi {(2S)}$$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> mesons and those for <jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$\psi {(2S)}$$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> mesons from <jats:italic>b</jats:italic>-hadron decays (<jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$${\psi {(2S)}} \text{-from- }{b} $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mtext>-from-</mml:mtext><mml:mspace /><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula>) are determined as functions of the transverse momentum, <jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$p_{\mathrm {T}}$$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:msub></mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula>, and the rapidity, <jats:italic>y</jats:italic>, of the <jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$\psi {(2S)}$$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> meson in the kinematic range <jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$2&lt;p_{\mathrm {T}} &lt;20\text { GeV/}c $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn><mml:mspace /><mml:mtext>GeV/</mml:mtext><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> and <jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$2.0&lt;y&lt;4.5$$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mn>2.0</mml:mn><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>4.5</mml:mn></mml:mrow></mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula>. The production cross-sections integrated over this kinematic region are <jats:disp-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$\begin{aligned} \begin{aligned}&amp;\sigma (\text{ prompt } {\psi {(2S)}},13\text { TeV})\\&amp;\quad =1.430\pm 0.005\text { (stat)} \pm 0.099\text { (syst)} \,\upmu \text {b} ,\\&amp;\sigma ({\psi {(2S)}} \text{-from- }{b},13\text { TeV})\\&amp;\quad =0.426\pm 0.002\text { (stat)} \pm 0.030\text { (syst)} \,\upmu \text {b} . \end{aligned} \end{aligned}$$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mspace /><mml:mtext>prompt</mml:mtext><mml:mspace /><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>13</mml:mn><mml:mspace /><mml:mtext>TeV</mml:mtext><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow /></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace /><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.430</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.005</mml:mn><mml:mspace /><mml:mtext>(stat)</mml:mtext><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.099</mml:mn><mml:mspace /><mml:mtext>(syst)</mml:mtext><mml:mspace /><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mtext>b</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow /></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mtext>-from-</mml:mtext><mml:mspace /><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>13</mml:mn><mml:mspace /><mml:mtext>TeV</mml:mtext><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow /></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace /><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.426</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.002</mml:mn><mml:mspace /><mml:mtext>(stat)</mml:mtext><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.030</mml:mn><mml:mspace /><mml:mtext>(syst)</mml:mtext><mml:mspace /><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mtext>b</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></jats:alternatives></jats:disp-formula>A new measurement of <jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$\psi {(2S)}$$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> production cross-sections in <jats:italic>pp</jats:italic> collisions at <jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$\sqrt{s}=7\text { TeV} $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mspace /><mml:mtext>TeV</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> is also performed using data collected in 2011, corresponding to an integrated luminosity of <jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$614\text { pb} ^{-1} $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mn>614</mml:mn><mml:mspace /><mml:msup><mml:mtext>pb</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula>. The integrated production cross-sections in the kinematic range <jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$3.5&lt;p_{\mathrm {T}} &lt;14\text { GeV/}c $$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mn>3.5</mml:mn><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>14</mml:mn><mml:mspace /><mml:mtext>GeV/</mml:mtext><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> and <jats:inline-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$2.0&lt;y&lt;4.5$$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mn>2.0</mml:mn><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>4.5</mml:mn></mml:mrow></mml:math></jats:alternatives></jats:inline-formula> are <jats:disp-formula><jats:alternatives><jats:tex-math>$$\begin{aligned} \begin{aligned}&amp;\sigma (\text{ prompt } {\psi {(2S)}},7\text { TeV})\\&amp;\quad =0.471\pm 0.001\text { (stat)} \pm 0.025\text { (syst)} \,\upmu \text {b} ,\\&amp;\sigma ({\psi {(2S)}} \text{-from- }{b},7\text { TeV})\\&amp;\quad =0.126\pm 0.001\text { (stat)} \pm 0.008\text { (syst)} \,\upmu \text {b} . \end{aligned} \end{aligned}$$</jats:tex-math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mspace /><mml:mtext>prompt</mml:mtext><mml:mspace /><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mspace /><mml:mtext>TeV</mml:mtext><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow /></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace /><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.471</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.001</mml:mn><mml:mspace /><mml:mtext>(stat)</mml:mtext><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.025</mml:mn><mml:mspace /><mml:mtext>(syst)</mml:mtext><mml:mspace /><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mtext>b</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow /></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mtext>-from-</mml:mtext><mml:mspace /><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mspace /><mml:mtext>TeV</mml:mtext><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow /></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace /><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.126</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.001</mml:mn><mml:mspace /><mml:mtext>(stat)</mml:mtext><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.008</mml:mn><mml:mspace /><mml:mtext>(syst)</mml:mtext><mml:mspace /><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mtext>b</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></jats:alternatives></jats:disp-formula>All results show reasonable agreement with theoretical calculations.</jats:p>

Item Type: Article
Depositing User: Symplectic Admin
Date Deposited: 10 Mar 2020 10:18
Last Modified: 14 Mar 2024 23:11
DOI: 10.1140/epjc/s10052-020-7638-y
Open Access URL: https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-020-7638-y
Related URLs:
URI: https://livrepository.liverpool.ac.uk/id/eprint/3078458