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Title: Measurements of charmed meson and antimeson production asymmetries at $$ \sqrt{\textrm{s}}=13.6 $$ TeV
A<sc>bstract</sc> This article presents doubly differential measurements of the asymmetries in production rates between mesons containing a charm quark and those containing an anti-charm quark in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of$$ \sqrt{s}=13.6 $$ s=13.6 TeV using data recorded by the LHCb experiment. The asymmetries ofD0,D+and$$ {D}_s^{+} $$ Ds+ mesons are measured for two-dimensional intervals in transverse momentum and pseudorapidity, within the range 2.5< pT<25.0 GeV/cand 2.0< η <4.5. No significant production asymmetries are observed. Comparisons to the Pythia8 and Herwig 7 event generators are also presented, and their agreement with the data is evaluated. These measurements constitute the first measurements of production asymmetries at this centre-of-mass energy of colliding beams, and the first measurements with the LHCb Run 3 detector.  more » « less
Award ID(s):
2411639
PAR ID:
10713119
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
sissa
Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2025
Issue:
10
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. A<sc>bstract</sc> Measurements of the production cross sections of prompt D0, D+, D*+,$$ {\textrm{D}}_{\textrm{s}}^{+} $$ Ds+ ,$$ {\Lambda}_{\textrm{c}}^{+} $$ Λc+ , and$$ {\Xi}_{\textrm{c}}^{+} $$ Ξc+ charm hadrons at midrapidity in proton-proton collisions at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV with the ALICE detector are presented. The D-meson cross sections as a function of transverse momentum (pT) are provided with improved precision and granularity. The ratios ofpT-differential meson production cross sections based on this publication and on measurements at different rapidity and collision energy provide a constraint on gluon parton distribution functions at low values of Bjorken-x(10−5–10−4). The measurements of$$ {\Lambda}_{\textrm{c}}^{+} $$ Λc+ ($$ {\Xi}_{\textrm{c}}^{+} $$ Ξc+ ) baryon production extend the measuredpTintervals down topT= 0(3) GeV/c. These measurements are used to determine the charm-quark fragmentation fractions and the$$ \textrm{c}\overline{\textrm{c}} $$ cc¯ production cross section at midrapidity (|y|<0.5) based on the sum of the cross sections of the weakly-decaying ground-state charm hadrons D0, D+,$$ {\textrm{D}}_{\textrm{s}}^{+} $$ Ds+ ,$$ {\Lambda}_{\textrm{c}}^{+} $$ Λc+ ,$$ {\Xi}_{\textrm{c}}^0 $$ Ξc0 and, for the first time,$$ {\Xi}_{\textrm{c}}^{+} $$ Ξc+ , and of the strongly-decaying J/ψmesons. The first measurements of$$ {\Xi}_{\textrm{c}}^{+} $$ Ξc+ and$$ {\Sigma}_{\textrm{c}}^{0,++} $$ Σc0,++ fragmentation fractions at midrapidity are also reported. A significantly larger fraction of charm quarks hadronising to baryons is found compared to e+e−and ep collisions. The$$ \textrm{c}\overline{\textrm{c}} $$ cc¯ production cross section at midrapidity is found to be at the upper bound of state-of-the-art perturbative QCD calculations. 
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  4. A<sc>bstract</sc> The production cross sections of D0, D+, and$$ {\Lambda}_{\textrm{c}}^{+} $$ Λc+ hadrons originating from beauty-hadron decays (i.e. non-prompt) were measured for the first time at midrapidity in proton–lead (p–Pb) collisions at the center-of-mass energy per nucleon pair of$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ sNN = 5.02 TeV. Nuclear modification factors (RpPb) of non-prompt D0, D+, and$$ {\Lambda}_{\textrm{c}}^{+} $$ Λc+ are calculated as a function of the transverse momentum (pT) to investigate the modification of the momentum spectra measured in p–Pb collisions with respect to those measured in proton–proton (pp) collisions at the same energy. TheRpPbmeasurements are compatible with unity and with the measurements in the prompt charm sector, and do not show a significantpTdependence. ThepT-integrated cross sections andpT-integratedRpPbof non-prompt D0and D+mesons are also computed by extrapolating the visible cross sections down topT= 0. The non-prompt D-mesonRpPbintegrated overpTis compatible with unity and with model calculations implementing modification of the parton distribution functions of nucleons bound in nuclei with respect to free nucleons. The non-prompt$$ {\Lambda}_{\textrm{c}}^{+} $$ Λc+ /D0and D+/D0production ratios are computed to investigate hadronisation mechanisms of beauty quarks into mesons and baryons. The measured ratios as a function ofpTdisplay a similar trend to that measured for charm hadrons in the same collision system. 
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  5. A<sc>bstract</sc> A measurement ofCPasymmetry in$$ {D}^0\to {K}_{\textrm{S}}^0{K}_{\textrm{S}}^0 $$ D0→KS0KS0 decays is reported, based on a data sample of proton-proton collisions collected with the LHCb detector in 2024 at a centre-of-mass energy of 13.6 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 6.2 fb−1. The$$ {D}^0\to {K}_{\textrm{S}}^0{\pi}^{+}{\pi}^{-} $$ D0→KS0π+π− decay is used as calibration channel to cancel residual detection and production asymmetries. The time-integratedCPasymmetry for the$$ {D}^0\to {K}_{\textrm{S}}^0{K}_{\textrm{S}}^0 $$ D0→KS0KS0 mode is measured to be$$ {\mathcal{A}}^{CP}\left({D}^0\to {K}_{\textrm{S}}^0{K}_{\textrm{S}}^0\right)=\left(1.86\pm 1.04\pm 0.41\right)\%, $$ ACP D0→KS0KS0 = 1.86±1.04±0.41 %, where the first uncertainty is statistical, and the second is systematic. This measurement represents the most precise single-experiment determination of this quantity to date. 
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