Prompt and non-prompt J/psi production cross sections at midrapidity in proton-proton collisions at root s=5.02 and 13 TeV

Acharya, S.;Adamova, D.;Adler, A.;Rinella, G. Aglieri;Agnello, M.;Agrawal, N.;Ahammed, Z.;Ahmad, S.;Ahn, S. U.;Ahuja, I;Akbar, Z.;Akindinov, A.;Al-Turany, M.;Alam, S. N.;Aleksandrov, D.;Alessandro, B.;Alfanda, H. M.;Alfaro Molina, R.;Ali, B.;Ali, Y.;Alici, A.;Alizadehvandchali, N.;Alkin, A.;Alme, J.;Alt, T.;Altenkamper, L.;Altsybeev, I;Anaam, M. N.;Andrei, C.;Andreou, D.;Andronic, A.;Angeletti, M.;Anguelov, V;Antinori, F.;Antonioli, P.;Anuj, C.;Apadula, N.;Aphecetche, L.;Appelshaeuser, H.;Arcelli, S.;Arnaldi, R.;Arsene, I. C.;Arslandok, M.;Augustinus, A.;Averbeck, R.;Aziz, S.;Azmi, M. D.;Badala, A.;Baek, Y. W.;Bai, X.;Bailhache, R.;Bailung, Y.;Bala, R.;Balbino, A.;Baldisseri, A.;Balis, B.;Ball, M.;Banerjee, D.;Barbera, R.;Barioglio, L.;Barlou, M.;Barnafoldi, G. G.;Barnby, L. S.;Barret, V;Bartels, C.;Barth, K.;Bartsch, E.;Baruffaldi, F.;Bastid, N.;Basu, S.;Batigne, G.;Batyunya, B.;Bauri, D.;Alba, J. L. Bazo;Bearden, I. G.;Beattie, C.;Belikov, I;BellHechavarria, A. D. C.;Bellini, F.;Bellwied, R.;Belokurova, S.;Belyaev, V;Bencedi, G.;Beole, S.;Bercuci, A.;Berdnikova, A.;Bergmann, L.;Besoiu, M. G.;Betev, L.;Bhaduri, P. P.;Bhasin, A.;Bhat, I. R.;Bhat, M. A.;Bhattacharjee, B.;Bhattacharya, P.;Bianchi, L.;Bianchi, N.;Bielcik, J.;Bielcikova, J.;Biernat, J.;Bilandzic, A.;Biro, G.;Biswas, S.;Blair, J. T.;Blau, D.;Blidaru, M. B.;Blume, C.;Boca, G.;Bock, F.;Bogdanov, A.;Boi, S.;Bok, J.;Boldizsar, L.;Bolozdynya, A.;Bombara, M.;Bond, P. M.;Bonomi, G.;Borel, H.;Borissov, A.;Bossi, H.;Botta, E.;Bratrud, L.;Braun-Munzinger, P.;Bregant, M.;Broz, M.;Bruno, G. E.;Buckland, M. D.;Budnikov, D.;Buesching, H.;Bufalino, S.;Bugnon, O.;Buhler, P.;Buthelezi, Z.;Butt, J. B.;Bysiak, S. A.;Cai, M.;Caines, H.;Caliva, A.;Calvo Villar, E.;Camacho, J. M. M.;Camacho, R. S.;Camerini, P.;Canedo, F. D. M.;Carnesecchi, F.;Caron, R.;Castellanos, J. Castillo;Casula, E. A. R.;Catalano, F.;Sanchez, C. Ceballos;Chakraborty, P.;Chandra, S.;Chapeland, S.;Chartier, M.;Chattopadhyay, S.;Chattopadhyay, S.;Chauvin, A.;Chavez, T. G.;Cheng, T.;Cheshkov, C.;Cheynis, B.;Barroso, V. Chibante;Chinellato, D. D.;Cho, S.;Chochula, P.;Christakoglou, P.;Christensen, C. H.;Christiansen, P.;Chujo, T.;Cicalo, C.;Cifarelli, L.;Cindolo, F.;Ciupek, M. R.;Clai, G.;Cleymans, J.;Colamaria, F.;Colburn, J. S.;Colella, D.;Collu, A.;Colocci, M.;Concas, M.;Balbastre, G. Conesa;del Valle, Z. Conesa;Contin, G.;Contreras, J. G.;Coquet, M. L.;Cormier, T. M.;Cortese, P.;Cosentino, M. R.;Costa, F.;Costanza, S.;Crochet, P.;Cruz-Torres, R.;Cuautle, E.;Cui, P.;Cunqueiro, L.;Dainese, A.;Danisch, M. C.;Danu, A.;Das, I;Das, P.;Das, P.;Das, S.;Dash, S.;De, S.;De Caro, A.;de Cataldo, G.;De Cilladi, L.;de Cuveland, J.;De Falco, A.;De Gruttola, D.;De Marco, N.;De Martin, C.;De Pasquale, S.;Deb, S.;Degenhardt, H. F.;Deja, K. R.;Dello Stritto, L.;Delsanto, S.;Deng, W.;Dhankher, P.;Di Bari, D.;Di Mauro, A.;Diaz, R. A.;Dietel, T.;Ding, Y.;Divia, R.;Dixit, D. U.;Djuvsland, O.;Dmitrieva, U.;Do, J.;Dobrin, A.;Doenigus, B.;Dordic, O.;Dubey, A. K.;Dubla, A.;Dudi, S.;Dukhishyam, M.;Dupieux, P.;Dzalaiova, N.;Eder, T. M.;Ehlers, R. J.;Eikeland, V. N.;Eisenhut, F.;Elia, D.;Erazmus, B.;Ercolessi, F.;Erhardt, F.;Erokhin, A.;Ersdal, M. R.;Espagnon, B.;Eulisse, G.;Evans, D.;Evdokimov, S.;Fabbietti, L.;Faggin, M.;Faivre, J.;Fan, F.;Fantoni, A.;Fasel, M.;Fecchio, P.;Feliciello, A.;Feofilov, G.;Fernandez Tellez, A.;Ferrero, A.;Ferretti, A.;Feuillard, V. J. G.;Figiel, J.;Filchagin, S.;Finogeev, D.;Fionda, F. M.;Fiorenza, G.;Flor, F.;Flores, A. N.;Foertsch, S.;Foka, P.;Fokin, S.;Fragiacomo, E.;Frajna, E.;Fuchs, U.;Funicello, N.;Furget, C.;Furs, A.;Gaardhoje, J. J.;Gagliardi, M.;Gago, A. M.;Gal, A.;Galvan, C. D.;Ganoti, P.;Garabatos, C.;Garcia, J. R. A.;Garcia-Solis, E.;Garg, K.;Gargiulo, C.;Garibli, A.;Garner, K.;Gasik, P.;Gauger, E. F.;Gautam, A.;Ducati, M. B. Gay;Germain, M.;Ghosh, P.;Ghosh, S. K.;Giacalone, M.;Gianotti, P.;Giubellino, P.;Giubilato, P.;Glaenzer, A. M. C.;Glaessel, P.;Goh, D. J. Q.;Gonzalez, V;Gonzalez-Trueba, L. H.;Gorbunov, S.;Gorgon, M.;Gorlich, L.;Gotovac, S.;Grabski, V;Graczykowski, L. K.;Greiner, L.;Grelli, A.;Grigoras, C.;Grigoriev, V;Grigoryan, S.;Groettvik, O. S.;Grosa, F.;Grosse-Oetringhaus, J. F.;Grosso, R.;Guardiano, G. G.;Guernane, R.;Guilbaud, M.;Gulbrandsen, K.;Gunji, T.;Guo, W.;Gupta, A.;Gupta, R.;Guzman, S. P.;Gyulai, L.;Habib, M. K.;Hadjidakis, C.;Halimoglu, G.;Hamagaki, H.;Hamar, G.;Hamid, M.;Hannigan, R.;Haque, M. R.;Harlenderova, A.;Harris, J. W.;Harton, A.;Hasenbichler, J. A.;Hassan, H.;Hatzifotiadou, D.;Hauer, P.;Havener, L. B.;Hayashi, S.;Heckel, S. T.;Hellbar, E.;Helstrup, H.;Herman, T.;Hernandez, E. G.;Corral, G. Herrera;Herrmann, F.;Hetland, K. F.;Hillemanns, H.;Hills, C.;Hippolyte, B.;Hofman, B.;Hohlweger, B.;Honermann, J.;Hong, G. H.;Horak, D.;Horzyk, A.;Hosokawa, R.;Hou, Y.;Hristov, P.;Hughes, C.;Huhn, P.;Humanic, T. J.;Hushnud, H.;Husova, L. A.;Hutson, A.;Hutter, D.;Iddon, J. P.;Ilkaev, R.;Ilyas, H.;Inaba, M.;Innocenti, G. M.;Ippolitov, M.;Isakov, A.;Islam, M. S.;Ivanov, M.;Ivanov, V;Izucheev, V;Jablonski, M.;Jacak, B.;Jacazio, N.;Jacobs, P. M.;Jadlovska, S.;Jadlovsky, J.;Jaelani, S.;Jahnke, C.;Jakubowska, M. J.;Jalotra, A.;Janik, M. A.;Janson, T.;Jercic, M.;Jevons, O.;Jimenez, A. A. P.;Jonas, F.;Jones, P. G.;Jowett, J. M.;Jung, J.;Jung, M.;Junique, A.;Jusko, A.;Kaewjai, J.;Kalinak, P.;Kalweit, A.;Kaplin, V;Kar, S.;Uysal, A. Karasu;Karatovic, D.;Karavichev, O.;Karavicheva, T.;Karczmarczyk, P.;Karpechev, E.;Kazantsev, A.;Kebschull, U.;Keidel, R.;Keijdener, D. L. D.;Keil, M.;Ketzer, B.;Khabanova, Z.;Khan, A. M.;Khan, S.;Khanzadeev, A.;Kharlov, Y.;Khatun, A.;Khuntia, A.;Kileng, B.;Kim, B.;Kim, C.;Kim, D. J.;Kim, E. J.;Kim, J.;Kim, J. S.;Kim, J.;Kim, J.;Kim, J.;Kim, M.;Kim, S.;Kim, T.;Kirsch, S.;Kisel, I;Kiselev, S.;Kisiel, A.;Kitowski, J. P.;Klay, J. L.;Klein, J.;Klein, S.;Klein-Boesing, C.;Kleiner, M.;Klemenz, T.;Kluge, A.;Knospe, A. G.;Kobdaj, C.;Koehler, M. K.;Kollegger, T.;Kondratyev, A.;Kondratyeva, N.;Kondratyuk, E.;Konig, J.;Konigstorfer, S. A.;Konopka, P. J.;Kornakov, G.;Koryciak, S. D.;Koska, L.;Kotliarov, A.;Kovalenko, O.;Kovalenko, V;Kowalski, M.;Kralik, I;Kravcakova, A.;Kreis, L.;Krivda, M.;Krizek, F.;Gajdosova, K. Krizkova;Kroesen, M.;Kruger, M.;Kryshen, E.;Krzewicki, M.;Kucera, V;Kuhn, C.;Kuijer, P. G.;Kumaoka, T.;Kumar, D.;Kumar, L.;Kumar, N.;Kundu, S.;Kurashvili, P.;Kurepin, A.;Kurepin, A. B.;Kuryakin, A.;Kushpil, S.;Kvapil, J.;Kweon, M. J.;Kwon, J. Y.;Kwon, Y.;La Pointe, S. L.;La Rocca, P.;Lai, Y. S.;Lakrathok, A.;Lamanna, M.;Langoy, R.;Lapidus, K.;Larionov, P.;Laudi, E.;Lautner, L.;Lavicka, R.;Lazareva, T.;Lea, R.;Lehrbach, J.;Lemmon, R. C.;LeonMonzon, I;Lesser, E. D.;Lettrich, M.;Levai, P.;Li, X.;Li, X. L.;Lien, J.;Lietava, R.;Lim, B.;Lim, S. H.;Lindenstruth, V;Lindner, A.;Lippmann, C.;Liu, A.;Liu, D. H.;Liu, J.;Lofnes, I. M.;Loginov, V;Loizides, C.;Loncar, P.;Lopez, J. A.;Lopez, X.;Torres, E. Lopez;Luhder, J. R.;Lunardon, M.;Luparello, G.;Ma, Y. G.;Maevskaya, A.;Mager, M.;Mahmoud, T.;Maire, A.;Malaev, M.;Malik, N. M.;Malik, Q. W.;Malinina, L.;Mal'Kevich, D.;Mallick, N.;Malzacher, P.;Mandaglio, G.;Manko, V;Manso, F.;Manzari, V;Mao, Y.;Mares, J.;Margagliotti G.;V;Margotti, A.;Marin, A.;Markert, C.;Marquard, M.;Martin, N. A.;Martinengo, P.;Martinez, J. L.;Martinez M.;I;MartinezGarcia, G.;Masciocchi, S.;Masera, M.;Masoni, A.;Massacrier, L.;Mastroserio, A.;Mathis, A. M.;Matonoha, O.;Matuoka, P. F. T.;Matyja, A.;Mayer, C.;Mazuecos, A. L.;Mazzaschi, F.;Mazzilli, M.;Mazzoni, M. A.;Mdhluli, J. E.;Mechler, A. F.;Meddi, F.;Melikyan, Y.;Menchaca-Rocha, A.;Meninno, E.;Menon, A. S.;Meres, M.;Mhlanga, S.;Miake, Y.;Micheletti, L.;Migliorin, L. C.;Mihaylov, D. L.;Mikhaylov, K.;Mishra, A. N.;Modak, A.;Mohanty, A. P.;Mohanty, B.;Khan, M. Mohisin;Molander, M. A.;Moravcova, Z.;Mordasini, C.;De Godoy, D. A. Moreira;Morozov, I;Morsch, A.;Mrnjavac, T.;Muccifora, V;Mudnic, E.;Muehlheim, D.;Muhuri, S.;Mulligan, J. D.;Mulliri, A.;Munhoz, M. G.;Munzer, R. H.;Murakami, H.;Murray, S.;Musa, L.;Musinsky, J.;Myrcha, J. W.;Naik, B.;Nair, R.;Nandi, B. K.;Nania, R.;Nappi, E.;Nassirpour, A. F.;Nath, A.;Nattrass, C.;Neagu, A.;Nellen, L.;Nesbo S.;V;Neskovic, G.;Nesterov, D.;Nielsen, B. S.;Nikolaev, S.;Nikulin, S.;Nikulin, V;Noferini, F.;Noh, S.;Nomokonov, P.;Norman, J.;Novitzky, N.;Nowakowski, P.;Nyanin, A.;Nystrand, J.;Ogino, M.;Ohlson, A.;Okorokov, V. A.;Oleniacz, J.;Da Silva, A. C. Oliveira;Oliver, M. H.;Onnerstad, A.;Oppedisano, C.;Ortiz Velasquez, A.;Osako, T.;Oskarsson, A.;Otwinowski, J.;Oya, M.;Oyama, K.;Pachmayer, Y.;Padhan, S.;Pagano, D.;Paic, G.;Palasciano, A.;Pan, J.;Panebianco, S.;Pareek, P.;Park, J.;Parkkila, J. E.;Pathak, S. P.;Patra, R. N.;Paul, B.;Pei, H.;Peitzmann, T.;Peng, X.;Pereira, L. G.;Da Costa, H. Pereira;Peresunko, D.;Perez, G. M.;Perrin, S.;Pestov, Y.;Petracek, V;Petrovici, M.;Pezzi, R. P.;Piano, S.;Pikna, M.;Pillot, P.;Pinazza, O.;Pinsky, L.;Pinto, C.;Pisano, S.;Planinic, M.;Pliquett, F.;Poghosyan, M. G.;Polichtchouk, B.;Politano, S.;Poljak, N.;Pop, A.;Porteboeuf-Houssais, S.;Porter, J.;Pozdniakov, V;Prasad, S. K.;Preghenella, R.;Prino, F.;Pruneau, C. A.;Pshenichnov, I;Puccio, M.;Qiu, S.;Quaglia, L.;Quishpe, R. E.;Ragoni, S.;Rakotozafindrabe, A.;Ramello, L.;Rami, F.;Ramirez, S. A. R.;Ramos, A. G. T.;Rancien, T. A.;Raniwala, R.;Raniwala, S.;Rasanen, S. S.;Rath, R.;Ravasenga, I;Read, K. F.;Redelbach, A. R.;Redlich, K.;Rehman, A.;Reichelt, P.;Reidt, F.;Remeness, H. A.;Renfordt, R.;Rescakova, Z.;Reygers, K.;Riabov, A.;Riabov, V;Richert, T.;Richter, M.;Riegler, W.;Riggi, F.;Ristea, C.;Cahuantzi, M. Rodriguez;Roed, K.;Rogalev, R.;Rogochaya, E.;Rogoschinski, T. S.;Rohr, D.;Rohrich, D.;Rojas, P. F.;Rokita, P. S.;Ronchetti, F.;Rosano, A.;Rosas, E. D.;Rossi, A.;Rotondi, A.;Roy, A.;Roy, P.;Roy, S.;Rubini, N.;Rueda O.;V;Rui, R.;Rumyantsev, B.;Russek, P. G.;Rustamov, A.;Ryabinkin, E.;Ryabov, Y.;Rytkonen, H.;Rzesa, W.;Saarimaki, O. A. M.;Sadek, R.;Sadovsky, S.;Saetre, J.;Safarik, K.;Saha, S. K.;Saha, S.;Sahoo, B.;Sahoo, P.;Sahoo, R.;Sahoo, S.;Sahu, D.;Sahu, P. K.;Saini, J.;Sakai, S.;Salvan, M. P.;Sambyal, S.;Samsonov, V;Sarkar, D.;Sarkar, N.;Sarma, P.;Sarti, V. M.;Sas, M. H. P.;Schambach, J.;Scheid, H. S.;Schiaua, C.;Schicker, R.;Schmah, A.;Schmidt, C.;Schmidt, H. R.;Schmidt, M. O.;Schmidt, M.;Schmidt N.;V;Schmier, A. R.;Schotter, R.;Schukraft, J.;Schutz, Y.;Schwarz, K.;Schweda, K.;Scioli, G.;Scomparin, E.;Seger, J. E.;Sekiguchi, Y.;Sekihata, D.;Selyuzhenkov, I;Senyukov, S.;Seo, J. J.;Serebryakov, D.;Sevcenco, A.;Shaba, T. J.;Shabanov, A.;Shabetai, A.;Shahoyan, R.;Shaikh, W.;Shangaraev, A.;Sharma, A.;Sharma, H.;Sharma, M.;Sharma, N.;Sharma, S.;Sharma, U.;Sheibani, O.;Shigaki, K.;Shimomura, M.;Shirinkin, S.;Shou, Q.;Sibiriak, Y.;Siddhanta, S.;Siemiarczuk, T.;Silva, T. F.;Silvermyr, D.;Simantathammakul, T.;Simonetti, G.;Singh, B.;Singh, R.;Singh, R.;Singh, R.;Singh, V. K.;Singhal, V;Sinha, T.;Sitar, B.;Sitta, M.;Skaali, T. B.;Skorodumovs, G.;Slupecki, M.;Smirnov, N.;Snellings, R. J. M.;Soncco, C.;Song, J.;Songmoolnak, A.;Soramel, F.;Sorensen, S.;Sputowska, I;Stachel, J.;Stan, I;Steffanic, P. J.;Stiefelmaier, S. F.;Stocco, D.;Storehaug, I;Storetvedt, M. M.;Stylianidis, C. P.;Suaide, A. A. P.;Sugitate, T.;Suire, C.;Sukhanov, M.;Suljic, M.;Sultanov, R.;Sumbera, M.;Sumberia, V;Sumowidagdo, S.;Swain, S.;Szabo, A.;Szarka, I;Tabassam, U.;Taghavi, S. F.;Taillepied, G.;Takahashi, J.;Tambave, G. J.;Tang, S.;Tang, Z.;Takaki, J. D. Tapia;Tarhini, M.;Tarzila, M. G.;Tauro, A.;Tejeda Munoz, G.;Telesca, A.;Terlizzi, L.;Terrevoli, C.;Tersimonov, G.;Thakur, S.;Thomas, D.;Tieulent, R.;Tikhonov, A.;Timmins, A. R.;Tkacik, M.;Toia, A.;Topilskaya, N.;Toppi, M.;Torales-Acosta, F.;Tork, T.;Torres, S. R.;Trifiro, A.;Tripathy, S.;Tripathy, T.;Trogolo, S.;Trombetta, G.;Trubnikov, V;Trzaska, W. H.;Trzcinski, T. P.;Trzeciak, B. A.;Tumkin, A.;Turrisi, R.;Tveter, T. S.;Ullaland, K.;Uras, A.;Urioni, M.;Usai, G. L.;Vala, M.;Valle, N.;Vallero, S.;van der Kolk, N.;Van Doremalen, L. V. R.;van Leeuwen, M.;Vande Vyvre, P.;Varga, D.;Varga, Z.;Varga-Kofarago, M.;Vargas, A.;Vasileiou, M.;Vasiliev, A.;Doce, O. Vazquez;Vechernin, V.;Vercellin, E.;Vergara Limon, S.;Vermunt, L.;Vertesi, R.;Verweij, M.;Vickovic, L.;Vilakazi, Z.;Baillie, O. Villalobos;Vino, G.;Vinogradov, A.;Virgili, T.;Vislavicius, V.;Vodopyanov, A.;Volkel, B.;Voelkl, M. A.;Voloshin, K.;Voloshin, S. A.;Volpe, G.;von Haller, B.;Vorobyev, I;Voscek, D.;Vozniuk, N.;Vrlakova, J.;Wagner, B.;Wang, C.;Wang, D.;Weber, M.;Weelden R. J. G.;V;Wegrzynek, A.;Wenzel, S. C.;Wessels, J. P.;Wiechula, J.;Wikne, J.;Wilk, G.;Wilkinson, J.;Willems, G. A.;Windelband, B.;Winn, M.;Witt, W. E.;Wright, J. R.;Wu, W.;Wu, Y.;Xu, R.;Yadav, A. K.;Yalcin, S.;Yamaguchi, Y.;Yamakawa, K.;Yang, S.;Yano, S.;Yin, Z.;Yokoyama, H.;Yoo, I-K;Yoon, J. H.;Yuan, S.;Yuncu, A.;Zaccolo, V;Zampolli, C.;Zanoli, H. J. C.;Zardoshti, N.;Zarochentsev, A.;Zavada, P.;Zaviyalov, N.;Zhalov, M.;Zhang, B.;Zhang, S.;Zhang, X.;Zhang, Y.;Zherebchevskii, V;Zhi, Y.;Zhigareva, N.;Zhou, D.;Zhou, Y.;Zhu, J.;Zhu, Y.;Zichichi, A.;Zinovjev, G.;Zurlo, N.

2022-01-01

---

Abstract

The production of J/ψ is measured at midrapidity (|y| < 0.9) in proton-proton collisions at s√ = 5.02 and 13 TeV, through the dielectron decay channel, using the ALICE detector at the Large Hadron Collider. The data sets used for the analyses correspond to integrated luminosities of L int = 19.4 ± 0.4 nb−1 and L int = 32.2 ± 0.5 nb−1 at s√ = 5.02 and 13 TeV, respectively. The fraction of non-prompt J/ψ mesons, i.e. those originating from the decay of beauty hadrons, is measured down to a transverse momentum pT = 2 GeV/c (1 GeV/c) at s√ = 5.02 TeV (13 TeV). The pT and rapidity (y) differential cross sections, as well as the corresponding values integrated over pT and y, are carried out separately for prompt and non-prompt J/ψ mesons. The results are compared with measurements from other experiments and theoretical calculations based on quantum chromodynamics (QCD). The shapes of the pT and y distributions of beauty quarks predicted by state-of-the-art perturbative QCD models are used to extrapolate an estimate of the bb¯¯¯ pair cross section at midrapidity and in the total phase space. The total bb¯¯¯ cross sections are found to be σbb¯¯¯ = 541 ± 45 (stat.) ± 69 (syst.)+10−12 (extr.) μb and σbb¯¯¯ = 218±37 (stat.)±31 (syst.)+8.2−9.1 (extr.) μb at s√ = 13 and 5.02 TeV, respectively. The value obtained from the combination of ALICE and LHCb measurements in pp collisions at s√ = 13 TeV is also provided.