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Title: Inclusive, prompt and non-prompt J/ψ production at midrapidity in p-Pb collisions at $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} $$ = 5.02 TeV
A bstract A measurement of inclusive, prompt, and non-prompt J/ ψ production in p-Pb collisions at a nucleon-nucleon centre-of-mass energy $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} $$ s NN = 5 . 02 TeV is presented. The inclusive J/ ψ mesons are reconstructed in the dielectron decay channel at midrapidity down to a transverse momentum p T = 0. The inclusive J/ ψ nuclear modification factor R pPb is calculated by comparing the new results in p-Pb collisions to a recently measured proton-proton reference at the same centre-of-mass energy. Non-prompt J/ ψ mesons, which originate from the decay of beauty hadrons, are separated from promptly produced J/ ψ on a statistical basis for p T larger than 1.0 GeV/ c . These results are based on the data sample collected by the ALICE detector during the 2016 LHC p-Pb run, corresponding to an integrated luminosity $$ \mathcal{L} $$ L int = 292 ± 11 μ b − 1 , which is six times larger than the previous publications. The total uncertainty on the p T -integrated inclusive J/ ψ and non-prompt J/ ψ cross section are reduced by a factor 1.7 and 2.2, respectively. The measured cross sections and R pPb are compared with theoretical models that include various combinations of cold nuclear matter effects. From the non-prompt J/ ψ production cross section, the $$ \mathrm{b}\overline{\mathrm{b}} $$ b b ¯ production cross section at midrapidity, $$ {\mathrm{d}\sigma}_{\mathrm{b}\overline{\mathrm{b}}} $$ d σ b b ¯ / d y , and the total cross section extrapolated over full phase space, $$ {\sigma}_{\mathrm{b}\overline{\mathrm{b}}} $$ σ b b ¯ , are derived.  more » « less
Award ID(s):
2012154 1719759
NSF-PAR ID:
10339009
Author(s) / Creator(s):
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Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2022
Issue:
6
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. 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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  2. A<sc>bstract</sc>

    The production of inclusive, prompt and non-prompt J/ψwas studied for the first time at midrapidity (−1.37< ycms<0.43) in p-Pb collisions at$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$sNN= 8.16 TeV with the ALICE detector at the LHC. The inclusive J/ψmesons were reconstructed in the dielectron decay channel in the transverse momentum (pT) interval 0< pT<14 GeV/cand the prompt and non-prompt contributions were separated on a statistical basis forpT>2 GeV/c. The study of the J/ψmesons in the dielectron channel used for the first time in ALICE online single-electron triggers from the Transition Radiation Detector, providing a data sample corresponding to an integrated luminosity of 689 ± 13μb1. The proton-proton reference cross section for inclusive J/ψwas obtained based on interpolations of measured data at different centre-of-mass energies and a universal function describing thepT-differential J/ψproduction cross sections. ThepT-differential nuclear modification factorsRpPbof inclusive, prompt, and non-prompt J/ψare consistent with unity and described by theoretical models implementing only nuclear shadowing.

     
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  3. A bstract The production cross-sections of J/ψ mesons in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of $$ \sqrt{s} $$ s = 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, p T , 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 < p T < 20 GeV/ c and 2 . 0 < y < 4 . 5 are $$ {\displaystyle \begin{array}{c}{\sigma}_{\mathrm{prompt}}\ J/\psi =8.154\pm 0.010\pm 0.283\ \upmu \mathrm{b},\\ {}{\sigma}_{\mathrm{nonprompt}}\ J/\psi =0.820\pm 0.003\pm 0.034\ \upmu \mathrm{b},\end{array}} $$ σ prompt J / ψ = 8.154 ± 0.010 ± 0.283 μb , σ nonprompt J / ψ = 0.820 ± 0.003 ± 0.034 μb , where the first uncertainties are statistical and the second systematic. These cross-sections are compared with those at $$ \sqrt{s} $$ s = 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 $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} $$ s NN = 5 TeV. The results are compared with theoretical predictions. 
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  4. A bstract The production of prompt D 0 , D + , and D *+ mesons was measured at midrapidity (| y | < 0.5) in Pb–Pb collisions at the centre-of-mass energy per nucleon–nucleon pair $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} $$ s NN = 5 . 02 TeV with the ALICE detector at the LHC. The D mesons were reconstructed via their hadronic decay channels and their production yields were measured in central (0–10%) and semicentral (30–50%) collisions. The measurement was performed up to a transverse momentum ( p T ) of 36 or 50 GeV/c depending on the D meson species and the centrality interval. For the first time in Pb–Pb collisions at the LHC, the yield of D 0 mesons was measured down to p T = 0, which allowed a model-independent determination of the p T -integrated yield per unit of rapidity (d N/ d y ). A maximum suppression by a factor 5 and 2.5 was observed with the nuclear modification factor ( R AA ) of prompt D mesons at p T = 6–8 GeV/c for the 0–10% and 30–50% centrality classes, respectively. The D-meson R AA is compared with that of charged pions, charged hadrons, and J /ψ mesons as well as with theoretical predictions. The analysis of the agreement between the measured R AA , elliptic ( v 2 ) and triangular ( v 3 ) flow, and the model predictions allowed us to constrain the charm spatial diffusion coefficient D s . Furthermore the comparison of R AA and v 2 with different implementations of the same models provides an important insight into the role of radiative energy loss as well as charm quark recombination in the hadronisation mechanisms. 
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  5. 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