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Title: Observation of triple J/ψ meson production in proton-proton collisions
Abstract Protons consist of three valence quarks, two up-quarks and one down-quark, held together by gluons and a sea of quark-antiquark pairs. Collectively, quarks and gluons are referred to as partons. In a proton-proton collision, typically only one parton of each proton undergoes a hard scattering – referred to as single-parton scattering – leaving the remainder of each proton only slightly disturbed. Here, we report the study of double- and triple-parton scatterings through the simultaneous production of three J/ψmesons, which consist of a charm quark-antiquark pair, in proton-proton collisions recorded with the CMS experiment at the Large Hadron Collider. We observed this process – reconstructed through the decays of J/ψmesons into pairs of oppositely charged muons – with a statistical significance above five standard deviations. We measured the inclusive fiducial cross-section to be$$27{2}_{-104}^{+141}\,{{{\rm{(stat)}}}}\,\pm 17\,{{{\rm{(syst)}}}}\,{{{\rm{fb}}}}\,$$ 27 2 104 + 141 (stat) ± 17 (syst) fb , and compared it to theoretical expectations for triple-J/ψmeson production in single-, double- and triple-parton scattering scenarios. Assuming factorization of multiple hard-scattering probabilities in terms of single-parton scattering cross-sections, double- and triple-parton scattering are the dominant contributions for the measured process.  more » « less
Award ID(s):
2121686
PAR ID:
10471505
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Springer
Date Published:
Journal Name:
Nature Physics
Volume:
19
Issue:
3
ISSN:
1745-2473
Page Range / eLocation ID:
338 to 350
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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