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. 2015;75(7):311.
doi: 10.1140/epjc/s10052-015-3502-x. Epub 2015 Jul 4.

Measurement of the [Formula: see text] production cross-section in proton-proton collisions via the decay [Formula: see text]

R Aaij  1 C Abellán Beteta  2 B Adeva  3 M Adinolfi  4 A Affolder  5 Z Ajaltouni  6 S Akar  7 J Albrecht  8 F Alessio  9 M Alexander  10 S Ali  1 G Alkhazov  11 P Alvarez Cartelle  3 A A Alves Jr  12   9 S Amato  13 S Amerio  14 Y Amhis  15 L An  16 L Anderlini  17 J Anderson  2 R Andreassen  18 M Andreotti  19 J E Andrews  20 R B Appleby  21 O Aquines Gutierrez  22 F Archilli  9 A Artamonov  23 M Artuso  24 E Aslanides  7 G Auriemma  12 M Baalouch  6 S Bachmann  25 J J Back  26 A Badalov  27 C Baesso  28 W Baldini  19 R J Barlow  21 C Barschel  9 S Barsuk  15 W Barter  29 V Batozskaya  30 V Battista  31 A Bay  31 L Beaucourt  32 J Beddow  10 F Bedeschi  33 I Bediaga  34 S Belogurov  35 K Belous  23 I Belyaev  35 E Ben-Haim  36 G Bencivenni  37 S Benson  9 J Benton  4 A Berezhnoy  38 R Bernet  2 M-O Bettler  29 M van Beuzekom  1 A Bien  25 S Bifani  39 T Bird  21 A Bizzeti  17 P M Bjørnstad  21 T Blake  26 F Blanc  31 J Blouw  22 S Blusk  24 V Bocci  12 A Bondar  40 N Bondar  11   9 W Bonivento  41   9 S Borghi  21 A Borgia  24 M Borsato  15 T J V Bowcock  5 E Bowen  2 C Bozzi  19 T Brambach  8 J Bressieux  31 D Brett  21 M Britsch  22 T Britton  24 J Brodzicka  21 N H Brook  4 H Brown  5 A Bursche  2 G Busetto  14 J Buytaert  9 S Cadeddu  41 R Calabrese  19 M Calvi  42 M Calvo Gomez  27 P Campana  37   9 D Campora Perez  9 A Carbone  43 G Carboni  44 R Cardinale  45   9 A Cardini  41 L Carson  46 K Carvalho Akiba  13 G Casse  5 L Cassina  42 L Castillo Garcia  9 M Cattaneo  9 Ch Cauet  8 R Cenci  20 M Charles  36 Ph Charpentier  9 M Chefdeville  32 S Chen  21 S-F Cheung  47 N Chiapolini  2 M Chrzaszcz  48   2 K Ciba  9 X Cid Vidal  9 G Ciezarek  49 P E L Clarke  46 M Clemencic  9 H V Cliff  29 J Closier  9 V Coco  9 J Cogan  7 E Cogneras  6 V Cogoni  41 L Cojocariu  50 P Collins  9 A Comerma-Montells  25 A Contu  41   9 A Cook  4 M Coombes  4 S Coquereau  36 G Corti  9 M Corvo  19 I Counts  51 B Couturier  9 G A Cowan  46 D C Craik  26 M Cruz Torres  28 S Cunliffe  49 R Currie  46 C D'Ambrosio  9 J Dalseno  4 P David  36 P N Y David  1 A Davis  18 K De Bruyn  1 S De Capua  21 M De Cian  25 J M De Miranda  34 L De Paula  13 W De Silva  18 P De Simone  37 D Decamp  32 M Deckenhoff  8 L Del Buono  36 N Déléage  32 D Derkach  47 O Deschamps  6 F Dettori  9 A Di Canto  9 H Dijkstra  9 S Donleavy  5 F Dordei  25 M Dorigo  31 A Dosil Suárez  3 D Dossett  26 A Dovbnya  52 K Dreimanis  5 G Dujany  21 F Dupertuis  31 P Durante  9 R Dzhelyadin  23 A Dziurda  48 A Dzyuba  11 S Easo  9   53 U Egede  49 V Egorychev  35 S Eidelman  40 S Eisenhardt  46 U Eitschberger  8 R Ekelhof  8 L Eklund  10 I El Rifai  6 E Elena  2 Ch Elsasser  2 S Ely  24 S Esen  25 H-M Evans  29 T Evans  47 A Falabella  43 C Färber  25 C Farinelli  1 N Farley  39 S Farry  5 R F Fay  5 D Ferguson  46 V Fernandez Albor  3 F Ferreira Rodrigues  34 M Ferro-Luzzi  9 S Filippov  54 M Fiore  19 M Fiorini  19 M Firlej  55 C Fitzpatrick  31 T Fiutowski  55 P Fol  49 M Fontana  22 F Fontanelli  45 R Forty  9 O Francisco  13 M Frank  9 C Frei  9 M Frosini  17 J Fu  56   9 E Furfaro  44 A Gallas Torreira  3 D Galli  43 S Gallorini  14   9 S Gambetta  45 M Gandelman  13 P Gandini  24 Y Gao  16 J García Pardiñas  3 J Garofoli  24 J Garra Tico  29 L Garrido  27 C Gaspar  9 R Gauld  47 L Gavardi  8 G Gavrilov  11 A Geraci  56 E Gersabeck  25 M Gersabeck  21 T Gershon  26 Ph Ghez  32 A Gianelle  14 S Gianì  31 V Gibson  29 L Giubega  50 V V Gligorov  9 C Göbel  28 D Golubkov  35 A Golutvin  35   9   49 A Gomes  34 C Gotti  42 M Grabalosa Gándara  6 R Graciani Diaz  27 L A Granado Cardoso  9 E Graugés  27 G Graziani  17 A Grecu  50 E Greening  47 S Gregson  29 P Griffith  39 L Grillo  25 O Grünberg  57 B Gui  24 E Gushchin  54 Yu Guz  23   9 T Gys  9 C Hadjivasiliou  24 G Haefeli  31 C Haen  9 S C Haines  29 S Hall  49 B Hamilton  20 T Hampson  4 X Han  25 S Hansmann-Menzemer  25 N Harnew  47 S T Harnew  4 J Harrison  21 J He  9 T Head  9 V Heijne  1 K Hennessy  5 P Henrard  6 L Henry  36 J A Hernando Morata  3 E van Herwijnen  9 M Heß  57 A Hicheur  13 D Hill  47 M Hoballah  6 C Hombach  21 W Hulsbergen  1 P Hunt  47 N Hussain  47 D Hutchcroft  5 D Hynds  10 M Idzik  55 P Ilten  51 R Jacobsson  9 A Jaeger  25 J Jalocha  47 E Jans  1 P Jaton  31 A Jawahery  20 F Jing  16 M John  47 D Johnson  9 C R Jones  29 C Joram  9 B Jost  9 N Jurik  24 M Kaballo  8 S Kandybei  52 W Kanso  7 M Karacson  9 T M Karbach  9 S Karodia  10 M Kelsey  24 I R Kenyon  39 T Ketel  58 B Khanji  42 C Khurewathanakul  31 S Klaver  21 K Klimaszewski  30 O Kochebina  15 M Kolpin  25 I Komarov  31 R F Koopman  58 P Koppenburg  9   1 M Korolev  38 A Kozlinskiy  1 L Kravchuk  54 K Kreplin  25 M Kreps  26 G Krocker  25 P Krokovny  40 F Kruse  8 W Kucewicz  48 M Kucharczyk  42   48 V Kudryavtsev  40 K Kurek  30 T Kvaratskheliya  35 V N La Thi  31 D Lacarrere  9 G Lafferty  21 A Lai  41 D Lambert  46 R W Lambert  58 G Lanfranchi  37 C Langenbruch  26 B Langhans  9 T Latham  26 C Lazzeroni  39 R Le Gac  7 J van Leerdam  1 J-P Lees  32 R Lefèvre  6 A Leflat  38 J Lefrançois  15 S Leo  33 O Leroy  7 T Lesiak  48 B Leverington  25 Y Li  16 T Likhomanenko  59 M Liles  5 R Lindner  9 C Linn  9 F Lionetto  2 B Liu  41 S Lohn  9 I Longstaff  10 J H Lopes  13 N Lopez-March  31 P Lowdon  2 D Lucchesi  14 H Luo  46 A Lupato  14 E Luppi  19 O Lupton  47 F Machefert  15 I V Machikhiliyan  35 F Maciuc  50 O Maev  11 S Malde  47 A Malinin  59 G Manca  41 G Mancinelli  7 A Mapelli  9 J Maratas  6 J F Marchand  32 U Marconi  43 C Marin Benito  27 P Marino  33 R Märki  31 J Marks  25 G Martellotti  12 A Martens  36 A Martín Sánchez  15 M Martinelli  31 D Martinez Santos  9   58 F Martinez Vidal  60 D Martins Tostes  13 A Massafferri  34 R Matev  9 Z Mathe  9 C Matteuzzi  42 A Mazurov  39 M McCann  49 J McCarthy  39 A McNab  21 R McNulty  61 B McSkelly  5 B Meadows  18 F Meier  8 M Meissner  25 M Merk  1 D A Milanes  36 M-N Minard  32 N Moggi  43 J Molina Rodriguez  28 S Monteil  6 M Morandin  14 P Morawski  55 A Mordà  7 M J Morello  33 J Moron  55 A-B Morris  46 R Mountain  24 F Muheim  46 K Müller  2 M Mussini  43 B Muster  31 P Naik  4 T Nakada  31 R Nandakumar  53 I Nasteva  13 M Needham  46 N Neri  56 S Neubert  9 N Neufeld  9 M Neuner  25 A D Nguyen  31 T D Nguyen  31 C Nguyen-Mau  31 M Nicol  15 V Niess  6 R Niet  8 N Nikitin  38 T Nikodem  25 A Novoselov  23 D P O'Hanlon  26 A Oblakowska-Mucha  55   9 V Obraztsov  23 S Oggero  1 S Ogilvy  10 O Okhrimenko  62 R Oldeman  41 G Onderwater  63 M Orlandea  50 J M Otalora Goicochea  13 P Owen  49 A Oyanguren  60 B K Pal  24 A Palano  64 F Palombo  56 M Palutan  37 J Panman  9 A Papanestis  9   53 M Pappagallo  10 L L Pappalardo  19 C Parkes  21 C J Parkinson  8   39 G Passaleva  17 G D Patel  5 M Patel  49 C Patrignani  45 A Pazos Alvarez  3 A Pearce  21 A Pellegrino  1 M Pepe Altarelli  9 S Perazzini  43 E Perez Trigo  3 P Perret  6 M Perrin-Terrin  7 L Pescatore  39 E Pesen  65 K Petridis  49 A Petrolini  45 E Picatoste Olloqui  27 B Pietrzyk  32 T Pilař  26 D Pinci  12 A Pistone  45 S Playfer  46 M Plo Casasus  3 F Polci  36 A Poluektov  40   26 E Polycarpo  13 A Popov  23 D Popov  22 B Popovici  50 C Potterat  13 E Price  4 J D Price  5 J Prisciandaro  31 A Pritchard  5 C Prouve  4 V Pugatch  62 A Puig Navarro  31 G Punzi  33 W Qian  32 B Rachwal  48 J H Rademacker  4 B Rakotomiaramanana  31 M Rama  37 M S Rangel  13 I Raniuk  52 N Rauschmayr  9 G Raven  58 F Redi  49 S Reichert  21 M M Reid  26 A C Dos Reis  34 S Ricciardi  53 S Richards  4 M Rihl  9 K Rinnert  5 V Rives Molina  27 P Robbe  15 A B Rodrigues  34 E Rodrigues  21 P Rodriguez Perez  21 S Roiser  9 V Romanovsky  23 A Romero Vidal  3 M Rotondo  14 J Rouvinet  31 T Ruf  9 H Ruiz  27 P Ruiz Valls  60 J J Saborido Silva  3 N Sagidova  11 P Sail  10 B Saitta  41 V Salustino Guimaraes  13 C Sanchez Mayordomo  60 B Sanmartin Sedes  3 R Santacesaria  12 C Santamarina Rios  3 E Santovetti  44 A Sarti  37 C Satriano  12 A Satta  44 D M Saunders  4 M Savrie  19 D Savrina  35   38 M Schiller  58 H Schindler  9 M Schlupp  8 M Schmelling  22 B Schmidt  9 O Schneider  31 A Schopper  9 M-H Schune  15 R Schwemmer  9 B Sciascia  37 A Sciubba  12 M Seco  3 A Semennikov  35 I Sepp  49 N Serra  2 J Serrano  7 L Sestini  14 P Seyfert  25 M Shapkin  23 I Shapoval  19   52 Y Shcheglov  11 T Shears  5 L Shekhtman  40 V Shevchenko  59 A Shires  8 R Silva Coutinho  26 G Simi  14 M Sirendi  29 N Skidmore  4 T Skwarnicki  24 N A Smith  5 E Smith  53   47 E Smith  49 J Smith  29 M Smith  21 H Snoek  1 M D Sokoloff  18 F J P Soler  10 F Soomro  31 D Souza  4 B Souza De Paula  13 B Spaan  8 A Sparkes  46 P Spradlin  10 S Sridharan  9 F Stagni  9 M Stahl  25 S Stahl  25 O Steinkamp  2 O Stenyakin  23 S Stevenson  47 S Stoica  50 S Stone  24 B Storaci  2 S Stracka  33 M Straticiuc  50 U Straumann  2 R Stroili  14 V K Subbiah  9 L Sun  18 W Sutcliffe  49 K Swientek  55 S Swientek  8 V Syropoulos  58 M Szczekowski  30 P Szczypka  9   31 D Szilard  13 T Szumlak  55 S T'Jampens  32 M Teklishyn  15 G Tellarini  19 F Teubert  9 C Thomas  47 E Thomas  9 J van Tilburg  1 V Tisserand  32 M Tobin  31 S Tolk  58 L Tomassetti  19 D Tonelli  9 S Topp-Joergensen  47 N Torr  47 E Tournefier  32 S Tourneur  31 M T Tran  31 M Tresch  2 A Tsaregorodtsev  7 P Tsopelas  1 N Tuning  1 M Ubeda Garcia  9 A Ukleja  30 A Ustyuzhanin  59 U Uwer  25 C Vacca  41 V Vagnoni  43 G Valenti  43 A Vallier  15 R Vazquez Gomez  37 P Vazquez Regueiro  3 C Vázquez Sierra  3 S Vecchi  19 J J Velthuis  4 M Veltri  17 G Veneziano  31 M Vesterinen  25 B Viaud  15 D Vieira  13 M Vieites Diaz  3 X Vilasis-Cardona  27 A Vollhardt  2 D Volyanskyy  22 D Voong  4 A Vorobyev  11 V Vorobyev  40 C Voß  57 H Voss  22 J A de Vries  1 R Waldi  57 C Wallace  26 R Wallace  61 J Walsh  33 S Wandernoth  25 J Wang  24 D R Ward  29 N K Watson  39 D Websdale  49 M Whitehead  26 J Wicht  9 D Wiedner  25 G Wilkinson  9   47 M P Williams  39 M Williams  51 H W Wilschut  63 F F Wilson  53 J Wimberley  20 J Wishahi  8 W Wislicki  30 M Witek  48 G Wormser  15 S A Wotton  29 S Wright  29 K Wyllie  9 Y Xie  66 Z Xing  24 Z Xu  31 Z Yang  16 X Yuan  16 O Yushchenko  23 M Zangoli  43 M Zavertyaev  22 L Zhang  24 W C Zhang  61 Y Zhang  16 A Zhelezov  25 A Zhokhov  35 L Zhong  16 A Zvyagin  9
Affiliations

Measurement of the [Formula: see text] production cross-section in proton-proton collisions via the decay [Formula: see text]

R Aaij et al. Eur Phys J C Part Fields. 2015.

Abstract

The production of the [Formula: see text] state in proton-proton collisions is probed via its decay to the [Formula: see text] final state with the LHCb detector, in the rapidity range [Formula: see text] and in the meson transverse-momentum range [Formula: see text]. The cross-section for prompt production of [Formula: see text] mesons relative to the prompt [Formula: see text] cross-section is measured, for the first time, to be [Formula: see text] at a centre-of-mass energy [Formula: see text] using data corresponding to an integrated luminosity of 0.7 fb[Formula: see text], and [Formula: see text] at [Formula: see text] using 2.0 fb[Formula: see text]. The uncertainties quoted are, in order, statistical, systematic, and that on the ratio of branching fractions of the [Formula: see text] and [Formula: see text] decays to the [Formula: see text] final state. In addition, the inclusive branching fraction of [Formula: see text]-hadron decays into [Formula: see text] mesons is measured, for the first time, to be [Formula: see text], where the third uncertainty includes also the uncertainty on the [Formula: see text] inclusive branching fraction from [Formula: see text]-hadron decays. The difference between the [Formula: see text] and [Formula: see text] meson masses is determined to be [Formula: see text].

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Figures

Fig. 1
Fig. 1
Proton–antiproton invariant mass spectrum for candidates originating from a secondary vertex and reconstructed in s=7TeV and s=8TeV data. The solid blue line represents the best-fit curve, the long-dashed red line corresponds to the ηc(1S) signal, the dashed-dotted cyan line corresponds to the J/ψ signal, and the dashed magenta line corresponds to the small contribution from J/ψpp¯π0 decays with the pion unreconstructed. The dotted blue line corresponds to the combinatorial background. The distribution of the difference between data points and the fit function is shown in the bottom panel
Fig. 2
Fig. 2
Proton–antiproton invariant mass spectrum for candidates originating from a primary vertex (upper panel in each plot), and distribution of differences between data and the background distribution resulting from the fit (lower panel in each plot), in data at a s=7TeV and b s=8TeV centre-of-mass energies. Distributions on the upper panels are zero-suppressed
Fig. 3
Fig. 3
Transverse momentum spectra for ηc(1S) mesons (red filled circles). The pT spectra of J/ψ from Refs. [–3] are shown for comparison as blue open circles. Prompt production spectra are shown on a and c for data collected at s=7TeV and s=8TeV, respectively. The spectra from inclusive charmonium production in b-hadron decays are shown on b and d for data collected at s=7TeV and s=8TeV, respectively

References

    1. LHCb collaboration, R. Aaij et al., Measurement of J/ψ production in pp collisions at s=7 TeV. Eur. Phys. J. C 71, 1645 (2011). arXiv:1103.0423
    1. LHCb collaboration, R. Aaij et al., Measurement of J/ψ polarization in pp collisions at s=7 TeV. Eur. Phys. J. C 73, 2631 (2013). arXiv:1307.6379 - PMC - PubMed
    1. LHCb collaboration, R. Aaij et al., Production of J/ψ and Υ mesons in pp collisions at s=8 TeV. JHEP 06, 064 (2013). arXiv:1304.6977
    1. CMS collaboration, S. Chatrchyan et al., J/ψ and ψ(2S) production in pp collisions at s=7TeV. JHEP 02, 011 (2012). arXiv:1111.1557
    1. ATLAS collaboration, G. Aad et al., Measurement of the differential cross-sections of inclusive, prompt and non-prompt J/ψ production in proton–proton collisions at s=7TeV. Nucl. Phys. B 850, 387 (2011). arXiv:1104.3038