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Title: Measurement of the production cross section of prompt $$ {\Xi}_{\mathrm{c}}^0 $$ baryons at midrapidity in pp collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 5.02 TeV
A bstract The transverse momentum ( p T ) differential cross section of the charm-strange baryon $$ {\Xi}_{\mathrm{c}}^0 $$ Ξ c 0 is measured at midrapidity (| y | < 0.5) via its semileptonic decay into e + Ξ − ν e in pp collisions at $$ \sqrt{s} $$ s = 5 . 02 TeV with the ALICE detector at the LHC. The ratio of the p T -differential $$ {\Xi}_{\mathrm{c}}^0 $$ Ξ c 0 -baryon and D 0 -meson production cross sections is also reported. The measurements are compared with simulations with different tunes of the PYTHIA 8 event generator, with predictions from a statistical hadronisation model (SHM) with a largely augmented set of charm-baryon states beyond the current lists of the Particle Data Group, and with models including hadronisation via quark coalescence. The p T -integrated cross section of prompt $$ {\Xi}_{\mathrm{c}}^0 $$ Ξ c 0 -baryon production at midrapidity is also reported, which is used to calculate the baryon-to-meson ratio $$ {\Xi}_{\mathrm{c}}^0 $$ Ξ c 0 / D 0 = 0 . 20 ± 0 . 04 $$ {\left(\mathrm{stat}.\right)}_{-0.07}^{+0.08} $$ stat . − 0.07 + 0.08 (syst . ). These results provide an additional indication of a modification of the charm fragmentation from e + e − and e − p collisions to pp collisions.  more » « less
Award ID(s):
2012154 1719759
NSF-PAR ID:
10338980
Author(s) / Creator(s):
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Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2021
Issue:
10
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. null (Ed.)
    Abstract The invariant differential cross section of inclusive $$\omega (782)$$ ω ( 782 ) meson production at midrapidity ( $$|y|<0.5$$ | y | < 0.5 ) in pp collisions at $$\sqrt{s}=7\,\hbox {TeV}$$ s = 7 TeV was measured with the ALICE detector at the LHC over a transverse momentum range of $$2< p_{\mathrm {T}}< 17\,\hbox {GeV}/c$$ 2 < p T < 17 GeV / c . The $$\omega $$ ω meson was reconstructed via its $$\omega \rightarrow \pi ^+\pi ^-\pi ^0$$ ω → π + π - π 0 decay channel. The measured $$\omega $$ ω production cross section is compared to various calculations: PYTHIA 8.2  Monash 2013 describes the data, while PYTHIA 8.2 Tune 4C overestimates the data by about 50%. A recent NLO calculation, which includes a model describing the fragmentation of the whole vector-meson nonet, describes the data within uncertainties below $$6\,\hbox {GeV}/c$$ 6 GeV / c , while it overestimates the data by up to 50% for higher $$p_{\mathrm {T}}$$ p T . The $$\omega /\pi ^0$$ ω / π 0 ratio is in agreement with previous measurements at lower collision energies and the PYTHIA calculations. In addition, the measurement is compatible with transverse mass scaling within the measured $$p_{\mathrm {T}}$$ p T  range and the ratio is constant with $$C^{\omega /\pi ^{0}}= 0.67 \pm 0.03 \text {~(stat)~} \pm 0.04 \text {~(sys)~}$$ C ω / π 0 = 0.67 ± 0.03 (stat) ± 0.04 (sys) above a transverse momentum of $$2.5\,\hbox {GeV}/c$$ 2.5 GeV / c . 
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  2. null (Ed.)
    A bstract The p T -differential production cross sections of prompt and non-prompt (produced in beauty-hadron decays) D mesons were measured by the ALICE experiment at midrapidity ( | y | < 0 . 5) in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ s = 5 . 02 TeV. The data sample used in the analysis corresponds to an integrated luminosity of (19 . 3 ± 0 . 4) nb − 1 . D mesons were reconstructed from their decays D 0 → K − π + , D + → K − π + π + , and $$ {\mathrm{D}}_{\mathrm{s}}^{+}\to \upphi {\uppi}^{+}\to {\mathrm{K}}^{-}{\mathrm{K}}^{+}{\uppi}^{+} $$ D s + → ϕ π + → K − K + π + and their charge conjugates. Compared to previous measurements in the same rapidity region, the cross sections of prompt D + and $$ {\mathrm{D}}_{\mathrm{s}}^{+} $$ D s + mesons have an extended p T coverage and total uncertainties reduced by a factor ranging from 1.05 to 1.6, depending on p T , allowing for a more precise determination of their p T -integrated cross sections. The results are well described by perturbative QCD calculations. The fragmentation fraction of heavy quarks to strange mesons divided by the one to non-strange mesons, f s / ( f u + f d ), is compatible for charm and beauty quarks and with previous measurements at different centre-of-mass energies and collision systems. The $$ \mathrm{b}\overline{\mathrm{b}} $$ b b ¯ production cross section per rapidity unit at midrapidity, estimated from non-prompt D-meson measurements, is $$ \mathrm{d}{\sigma}_{\mathrm{b}\overline{\mathrm{b}}}/\mathrm{d}y\left|{}_{\left|\mathrm{y}\right|<0.5}=34.5\pm 2.4{\left(\mathrm{stat}\right)}_{-2.9}^{+4.7}\left(\mathrm{tot}.\mathrm{syst}\right)\right. $$ d σ b b ¯ / d y y < 0.5 = 34.5 ± 2.4 stat − 2.9 + 4.7 tot . syst μb. It is compatible with previous measurements at the same centre-of-mass energy and with the cross section pre- dicted by perturbative QCD calculations. 
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  3. Abstract We report on the inclusive $$\text {J}/\psi $$ J / ψ production cross section measured at the CERN Large Hadron Collider in proton–proton collisions at a center-of-mass energy $$\sqrt{s}~=~13$$ s = 13  TeV. The $$\text {J}/\psi $$ J / ψ mesons are reconstructed in the $$\text {e}^{+}\text {e}^{-}$$ e + e - decay channel and the measurements are performed at midrapidity ( $$|y|<0.9$$ | y | < 0.9 ) in the transverse-momentum interval $$0 more » « less
  4. null (Ed.)
    Abstract The production of $$\pi ^{\pm }$$ π ± , $$\mathrm{K}^{\pm }$$ K ± , $$\mathrm{K}^{0}_{S}$$ K S 0 , $$\mathrm{K}^{*}(892)^{0}$$ K ∗ ( 892 ) 0 , $$\mathrm{p}$$ p , $$\phi (1020)$$ ϕ ( 1020 ) , $$\Lambda $$ Λ , $$\Xi ^{-}$$ Ξ - , $$\Omega ^{-}$$ Ω - , and their antiparticles was measured in inelastic proton–proton (pp) collisions at a center-of-mass energy of $$\sqrt{s}$$ s = 13 TeV at midrapidity ( $$|y|<0.5$$ | y | < 0.5 ) as a function of transverse momentum ( $$p_{\mathrm{T}}$$ p T ) using the ALICE detector at the CERN LHC. Furthermore, the single-particle $$p_{\mathrm{T}}$$ p T distributions of $$\mathrm{K}^{0}_{S}$$ K S 0 , $$\Lambda $$ Λ , and $$\overline{\Lambda }$$ Λ ¯ in inelastic pp collisions at $$\sqrt{s} = 7$$ s = 7  TeV are reported here for the first time. The $$p_{\mathrm{T}}$$ p T distributions are studied at midrapidity within the transverse momentum range $$0\le p_{\mathrm{T}}\le 20$$ 0 ≤ p T ≤ 20 GeV/ c , depending on the particle species. The $$p_{\mathrm{T}}$$ p T spectra, integrated yields, and particle yield ratios are discussed as a function of collision energy and compared with measurements at lower $$\sqrt{s}$$ s and with results from various general-purpose QCD-inspired Monte Carlo models. A hardening of the spectra at high $$p_{\mathrm{T}}$$ p T with increasing collision energy is observed, which is similar for all particle species under study. The transverse mass and $$x_{\mathrm{T}}\equiv 2p_{\mathrm{T}}/\sqrt{s}$$ x T ≡ 2 p T / s scaling properties of hadron production are also studied. As the collision energy increases from $$\sqrt{s}$$ s = 7–13 TeV, the yields of non- and single-strange hadrons normalized to the pion yields remain approximately constant as a function of $$\sqrt{s}$$ s , while ratios for multi-strange hadrons indicate enhancements. The $$p_\mathrm{{T}}$$ p T -differential cross sections of $$\pi ^{\pm }$$ π ± , $$\mathrm {K}^{\pm }$$ K ± and $$\mathrm {p}$$ p ( $$\overline{\mathrm{p}}$$ p ¯ ) are compared with next-to-leading order perturbative QCD calculations, which are found to overestimate the cross sections for $$\pi ^{\pm }$$ π ± and $$\mathrm{p}$$ p ( $$\overline{\mathrm{p}}$$ p ¯ ) at high $$p_\mathrm{{T}}$$ p T . 
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  5. A<sc>bstract</sc>

    The production of strange hadrons ($$ {\textrm{K}}_{\textrm{S}}^0 $$KS0, Λ, Ξ±, and Ω±), baryon-to-meson ratios (Λ/$$ {\textrm{K}}_{\textrm{S}}^0 $$KS0, Ξ/$$ {\textrm{K}}_{\textrm{S}}^0 $$KS0, and Ω/$$ {\textrm{K}}_{\textrm{S}}^0 $$KS0), and baryon-to-baryon ratios (Ξ/Λ, Ω/Λ, and Ω/Ξ) associated with jets and the underlying event were measured as a function of transverse momentum (pT) in pp collisions at$$ \sqrt{s} $$s= 13 TeV and p Pb collisions at$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$sNN= 5.02 TeV with the ALICE detector at the LHC. The inclusive production of the same particle species and the corresponding ratios are also reported. The production of multi-strange hadrons, Ξ±and Ω±, and their associated particle ratios in jets and in the underlying event are measured for the first time. In both pp and p–Pb collisions, the baryon-to-meson and baryon-to-baryon yield ratios measured in jets differ from the inclusive particle production for low and intermediate hadronpT(0.6–6 GeV/c). Ratios measured in the underlying event are in turn similar to those measured for inclusive particle production. In pp collisions, the particle production in jets is compared with Pythia8 predictions with three colour-reconnection implementation modes. None of them fully reproduces the data in the measured hadronpTregion. The maximum deviation is observed for Ξ±and Ω±which reaches a factor of about six. The event multiplicity dependence is further investigated in p−Pb collisions. In contrast to what is observed in the underlying event, there is no significant event-multiplicity dependence for particle production in jets. The presented measurements provide novel constraints on hadronisation and its Monte Carlo description. In particular, they demonstrate that the fragmentation of jets alone is insufficient to describe the strange and multi-strange particle production in hadronic collisions at LHC energies.

     
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