Measurement of J/ψ production cross-sections in pp collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 5 TeV

/ Authors

L. C. R. Aaij, A. Abdelmotteleb, C. Beteta, T. Ackernley, B. Adeva, M. Adinolfi, H. Afsharnia, C. Agapopoulou, C. Aidala, S. Aiola

and 490 more authors

Z. Ajaltouni, S. Akar, J. Albrecht, Federico Alessio, M. Alexander, A. A. Albero, Z. Aliouche, G. Alkhazov, P. Cartelle, S. Amato, J. Amey, Y. Amhis, L. An, L. Anderlini, A. Andreianov, M. Andreotti, F. Archilli, A. Artamonov, M. Artuso, K. Arzymatov, E. Aslanides, M. Atzeni, B. Audurier, S. Bachmann, M. Bachmayer, J. Back, P. Rodriguez, V. Balagura, W. Baldini, J. B. Leite, M. Barbetti, R. Barlow, S. Barsuk, W. Barter, M. Bartolini, F. Baryshnikov, J. Basels, S. Bashir, G. Bassi, B. Batsukh, A. Battig, A. Bay, A. Beck, M. Becker, F. Bedeschi, I. Bediaga, A. Beiter, V. Belavin, S. Belin, V. Bellee, K. Belous, I. Belov, I. Belyaev, G. Bencivenni, E. Ben-Haim, A. Berezhnoy, R. Bernet, D. Berninghoff, H. C. Bernstein, C. Bertella, A. Bertolin, C. Betancourt, F. Betti, I. Bezshyiko, S. Bhasin, J. Bhom, L. Bian, M. Bieker, S. Bifani, P. Billoir, M. Birch, F. Bishop, A. Bitadze, A. Bizzeti, M. Bjørn, M. Blago, T. Blake, F. Blanc, S. Blusk, D. Bobulska, J. Boelhauve, O. B. Garcia, T. Boettcher, A. Boldyrev, A. Bondar, N. Bondar, S. Borghi, M. Borisyak, M. Borsato, J. Borsuk, S. A. Bouchiba, T. Bowcock, A. Boyer, C. Bozzi, M. Bradley, S. Braun, A. Rodriguez, M. Brodski, J. Brodzicka, A. B. Gonzalo, D. Brundu, A. Buonaura, L. Buonincontri, A. Burke, C. Burr, A. Bursche, A. Butkevich, J. Butter, J. Buytaert, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, R. Calabrese, L. Calefice, L. Diaz, S. Calí, R. Calladine, M. Calvi, M. C. Gomez, P. Magalhães, P. Campana, A. Quezada, S. Capelli, L. Capriotti, A. Carbone, G. Carboni, R. Cardinale, A. Cardini, I. Carli, P. Carniti, L. Carus, K. Akiba, A. Vidal, G. Casse, M. Cattaneo, G. Cavallero, S. Celani, J. Cerasoli, D. Červenkov, A. Chadwick, M. Chapman, M. Charles, P. Charpentier, G. Chatzikonstantinidis, C. Barajas, M. Chefdeville, C. Chen, S. Chen, A. Chernov, V. Chobanova, S. Cholak, M. Chrzaszcz, A. Chubykin, V. Chulikov, P. Ciambrone, M. Cicala, X. Vidal, G. Ciezarek, P. Clarke, M. Clemencic, H. Cliff, J. Closier, J. Cobbledick, V. Coco, J. Coelho, J. Cogan, E. Cogneras, L. Cojocariu, P. Collins, T. Colombo, L. Congedo, A. Contu, N. Cooke, G. Coombs, I. Corredoira, G. Corti, C. M. Sobral, B. Couturier, D. Craik, J. Crkovsk'a, M. C. Torres, R. Currie, C. L. Silva, S. Dadabaev, L. Dai, E. Dall’Occo, J. Dalseno, C. D’Ambrosio, A. Danilina, P. d’Argent, J. Davies, A. Davis, O. Francisco, K. Bruyn, S. Capua, M. Cian, J. Miranda, L. Paula, M. Serio, D. Simone, P. Simone, J. A. Vries, C. Dean, D. Decamp, V. Dedu, L. Buono, B. Delaney, H. Dembinski, A. Dendek, V. Denysenko, D. Derkach, O. Deschamps, F. Desse, F. Dettori, B. Dey, A. Cicco, P. Nezza, S. Didenko, L. Maronas, H. Dijkstra, V. Dobishuk, C. Dong, A. Donohoe, F. Dordei, A. Reis, L. Douglas, A. Dovbnya, A. Downes, M. Dudek, L. Dufour, V. Duk, P. Durante, J. Durham, D. Dutta, A. Dziurda, A. Dzyuba, S. Easo, U. Egede, V. Egorychev, S. Eidelman, S. Eisenhardt, S. Ek-In, L. Eklund, S. Ely, A. Ene, E. Epple, S. Escher, J. Eschle, S. Esen, T. Evans, A. Falabella, J. Fan, Y. Fan, B. Fang, S. Farry, D. Fazzini, M. F'eo, A. F. Prieto, A. Fernez, F. Ferrari, L. Lopes, F. Rodrigues, S. F. Sole, M. Ferrillo, M. Ferro-Luzzi, Sergey Filippov, R. Fini, M. Fiorini, M. Firlej, K. Fischer, D. Fitzgerald, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, A. Fkiaras, F. Fleuret, M. Fontana, F. Fontanelli, R. Forty, D. Foulds-Holt, V. F. Lima, M. Sevilla, M. Frank, E. Franzoso, G. Frau, C. Frei, D. A. Friday, J. Fu, Q. Fuehring, E. Gabriel, T. Gaintseva, A. Torreira, D. Galli, S. Gambetta, Y. Gan, M. Gandelman, P. Gandini, Y. Gao, M. Garau, L. Martin, P. Moreno, J. G. Pardiñas, B. G. Plana, F. A. G. Rosales, L. Garrido, C. Gaspar, R. Geertsema, D. Gerick, L. L. Gerken, E. Gersabeck, M. Gersabeck, T. Gershon, D. Gerstel, P. Ghez, L. Giambastiani, V. Gibson, H. Giemza, A. Gilman, M. Giovannetti, A. Gioventù, P. G. Gironell, L. Giubega, C. Giugliano, K. Gizdov, E. Gkougkousis, V. Gligorov, C. Gobel, E. Golobardes, D. Golubkov, A. Golutvin, A. Gomes, S. Fernandez, F. G. Abrantes, M. Goncerz, G. Gong, P. Gorbounov, I. Gorelov, C. Gotti, E. Govorkova, J. Grabowski, T. Grammatico, L. Cardoso, E. Graug'es, E. Graverini, G. Graziani, A. Grecu, L. M. Greeven, N. Grieser, L. Grillo, S. Gromov, B. Cazon, C. Gu, M. Guarise, P. A. Gunther, E. Gushchin, A. Guth, Y. Guz, T. Gys, T. Hadavizadeh, G. Haefeli, C. Haen, J. Haimberger, T. Halewood-leagas, P. Hamilton, J. Hammerich, Q. Han, X. Han, T. Hancock, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, T. Harrison, C. Hasse, M. Hatch, J. He, M. Hecker, K. Heijhoff, K. Heinicke, A. Hennequin, K. Hennessy, L. Henry, J. Heuel, A. Hicheur, D. Hill, M. Hilton, S. Hollitt, J. Hu, W. Hu, X. Hu, W. Huang, X. Huang, W. Hulsbergen, R. Hunter, M. Hushchyn, D. Hutchcroft, D. Hynds, P. Ibis, M. Idzik, D. Ilin, P. Ilten, A. Inglessi, A. Ishteev, K. Ivshin, R. Jacobsson, S. Jakobsen, E. Jans, B. Jashal, A. Jawahery, V. Jevtic, F. Jiang, M. John, D. Johnson, C. Jones, T. Jones, B. Jost, N. Jurik, S. Kadavath, S. Kandybei, Y. Kang, M. Karacson, M. Karpov, F. Keizer, M. Kenzie, T. Ketel, B. Khanji, A. Kharisova, S. Kholodenko, T. Kirn, V. S. Kirsebom, O. Kitouni, S. Klaver, N. Kleijne, K. Klimaszewski, M. Kmiec, S. Koliiev, A. Kondybayeva, A. Konoplyannikov, P. Kopciewicz, R. Kopecná, P. Koppenburg, M. Korolev, I. Kostiuk, O. Kot, S. Kotriakhova, P. Kravchenko, L. Kravchuk, R. Krawczyk, M. Kreps, F. Kress, S. Kretzschmar, P. Krokovny, W. Krupa, W. Krzemień, W. Kucewicz, M. Kucharczyk, V. Kudryavtsev, H. Kuindersma, G. Kunde, T. Kvaratskheliya, D. Lacarrere, G. Lafferty, A. Lai, A. Lampis, D. Lancierini, J. J. Lane, R. Lane, G. Lanfranchi, C. Langenbruch, J. Langer, O. Lantwin, T. Latham, F. Lazzari, R. Gac, S. Lee, R. Lefèvre, A. Leflat, S. Legotin, O. Leroy, T. Lesiak, B. Leverington, H. Li, P. Li, S. Li, Y. Li, Z. Li, X. Liang, T. Lin, R. Lindner, V. Lisovskyi, R. Litvinov, G. Liu, H. Liu

/ Abstract

Abstract The production cross-sections of J/ψ mesons in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of $$ \sqrt{s} $$<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msqrt> <mml:mi>s</mml:mi> </mml:msqrt> </mml:math> = 5 TeV are measured using a data sample corresponding to an integrated luminosity of 9.13 ± 0.18 pb−1, collected by the LHCb experiment. The cross-sections are measured differentially as a function of transverse momentum, pT, and rapidity, y, and separately for J/ψ mesons produced promptly and from beauty hadron decays (nonprompt). With the assumption of unpolarised J/ψ mesons, the production cross-sections integrated over the kinematic range 0 < pT< 20 GeV/c and 2.0 < y < 4.5 are$$ {\displaystyle \begin{array}{c}{\sigma}_{\mathrm{prompt}}\ J/\psi =8.154\pm 0.010\pm 0.283\ \upmu \mathrm{b},\\ {}{\sigma}_{\mathrm{nonprompt}}\ J/\psi =0.820\pm 0.003\pm 0.034\ \upmu \mathrm{b},\end{array}} $$<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mtable> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mi>σ</mml:mi> <mml:mtext>prompt</mml:mtext> </mml:msub> <mml:mspace /> <mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>ψ</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>8.154</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.010</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.283</mml:mn> <mml:mspace /> <mml:mi>μb</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:msub> <mml:mi>σ</mml:mi> <mml:mtext>nonprompt</mml:mtext> </mml:msub> <mml:mspace /> <mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>ψ</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>0.820</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.003</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.034</mml:mn> <mml:mspace /> <mml:mi>μb</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:math>where the first uncertainties are statistical and the second systematic. These cross-sections are compared with those at $$ \sqrt{s} $$<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msqrt> <mml:mi>s</mml:mi> </mml:msqrt> </mml:math> = 8 TeV and 13 TeV, and are used to update the measurement of the nuclear modification factor in proton-lead collisions for J/ψ mesons at a centre-of-mass energy per nucleon pair of $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} $$<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msqrt> <mml:msub> <mml:mi>s</mml:mi> <mml:mi>NN</mml:mi> </mml:msub> </mml:msqrt> </mml:math> = 5 TeV. The results are compared with theoretical predictions.

Journal: Journal of High Energy Physics

DOI: 10.1007/JHEP11(2021)181