Study of exclusive photoproduction of charmonium in ultra-peripheral lead-lead collisions

Aaij, R.;Abdelmotteleb, A. S. W.;Abellan Beteta, C.;Abudinén, F.;Ackernley, T.;Adeva, B.;Adinolfi, M.;Afsharnia, H.;Agapopoulou, C.;Aidala, C. A.;Aiola, S.;Ajaltouni, Z.;Akar, S.;Akiba, K.;Albrecht, J.;Alessio, F.;Alexander, M.;Alfonso Albero, A.;Aliouche, Z.;Alvarez Cartelle, P.;Amalric, R.;Amato, S.;Amey, J. L.;Amhis, Y.;An, L.;Anderlini, L.;Andersson, M.;Andreianov, A.;Andreotti, M.;Andreou, D.;Ao, D.;Archilli, F.;Artamonov, A.;Artuso, M.;Aslanides, E.;Atzeni, M.;Audurier, B.;Bachmann, S.;Bachmayer, M.;Back, J. J.;Bailly-reyre, A.;Baladron Rodriguez, P.;Balagura, V.;Baldini, W.;Baptista de Souza Leite, J.;Barbetti, M.;Barlow, R. J.;Barsuk, S.;Barter, W.;Bartolini, M.;Baryshnikov, F.;Basels, J. M.;Bassi, G.;Batsukh, B.;Battig, A.;Bay, A.;Beck, A.;Becker, M.;Bedeschi, F.;Bediaga, I. B.;Beiter, A.;Belavin, V.;Belin, S.;Bellee, V.;Belous, K.;Belov, I.;Belyaev, I.;Benane, G.;Bencivenni, G.;Ben-Haim, E.;Berezhnoy, A.;Bernet, R.;Berninghoff, D.;Bernstein, H. C.;Bertella, C.;Bertolin, A.;Betancourt, C.;Betti, F.;Bezshyiko, Ia.;Bhasin, S.;Bhom, J.;Bian, L.;Bieker, M. S.;Biesuz, N. V.;Bifani, S.;Billoir, P.;Biolchini, A.;Birch, M.;Bishop, F. C. R.;Bitadze, A.;Bizzeti, A.;Blago, M. P.;Blake, T.;Blanc, F.;Blusk, S.;Bobulska, D.;Boelhauve, J. A.;Boente Garcia, O.;Boettcher, T.;Boldyrev, A.;Bolognani, C. S.;Bondar, N.;Borghi, S.;Borsato, M.;Borsuk, J. T.;Bouchiba, S. A.;Bowcock, T. J. V.;Boyer, A.;Bozzi, C.;Bradley, M. J.;Braun, S.;Brea Rodriguez, A.;Brodzicka, J.;Brossa Gonzalo, A.;Brundu, D.;Buonaura, A.;Buonincontri, L.;Burke, A. T.;Burr, C.;Bursche, A.;Butkevich, A.;Butter, J. S.;Buytaert, J.;Byczynski, W.;Cadeddu, S.;Cai, H.;Calabrese, R.;Calefice, L.;Cali, S.;Calladine, R.;Calvi, M.;Calvo Gomez, M.;Camargo Magalhaes, P.;Campana, P.;Campora Perez, D. H.;Campoverde Quezada, A. F.;Capelli, S.;Capriotti, L.;Carbone, A.;Carboni, G.;Cardinale, R.;Cardini, A.;Carli, I.;Carniti, P.;Carus, L.;Casais Vidal, A.;Caspary, R.;Casse, G.;Cattaneo, M.;Cavallero, G.;Cavallini, V.;Celani, S.;Cerasoli, J.;Cervenkov, D.;Chadwick, A. J.;Chapman, M. G.;Charles, M.;Charpentier, Ph.;Chavez Barajas, C. A.;Chefdeville, M.;Chen, C.;Chen, S.;Chernov, A.;Chernyshenko, S.;Chobanova, V.;Cholak, S.;Chrzaszcz, M.;Chubykin, A.;Chulikov, V.;Ciambrone, P.;Cicala, M. F.;Cid Vidal, X.;Ciezarek, G.;Ciullo, G.;Clarke, P. E. L.;Clemencic, M.;Cliff, H. V.;Closier, J.;Cobbledick, J. L.;Coco, V.;Coelho, J. A. B.;Cogan, J.;Cogneras, E.;Cojocariu, L.;Collins, P.;Colombo, T.;Congedo, L.;Contu, A.;Cooke, N.;Coombs, G.;Corredoira, I.;Corti, G.;Couturier, B.;Craik, D. C.;Crkovská, J.;Cruz Torres, M.;Currie, R.;Da Silva, C. L.;Dadabaev, S.;Dai, L.;Dai, X.;Dall’Occo, E.;Dalseno, J.;D’Ambrosio, C.;Danilina, A.;d’Argent, P.;Davies, J. E.;Davis, A.;De Aguiar Francisco, O.;de Boer, J.;De Bruyn, K.;De Capua, S.;De Cian, M.;De Freitas Carneiro Da Graca, U.;De Lucia, E.;De Miranda, J. M.;De Paula, L.;De Serio, M.;De Simone, D.;De Simone, P.;De Vellis, F.;de Vries, J. A.;Dean, C. T.;Debernardis, F.;Decamp, D.;Dedu, V.;Del Buono, L.;Delaney, B.;Dembinski, H. -P.;Denysenko, V.;Deschamps, O.;Dettori, F.;Dey, B.;Di Cicco, A.;Di Nezza, P.;Diachkov, I.;Didenko, S.;Dieste Maronas, L.;Ding, S.;Dobishuk, V.;Dolmatov, A.;Dong, C.;Donohoe, A. M.;Dordei, F.;dos Reis, A. C.;Douglas, L.;Downes, A. G.;Duan, W.;Dudek, M. W.;Dufour, L.;Duk, V.;Durante, P.;Durham, J. M.;Dutta, D.;Dziurda, A.;Dzyuba, A.;Easo, S.;Egede, U.;Egorychev, V.;Eidelman, S.;Eirea Orro, C.;Eisenhardt, S.;Ek-In, S.;Eklund, L.;Ely, S.;Ene, A.;Epple, E.;Escher, S.;Eschle, J.;Esen, S.;Evans, T.;Falcao, L. N.;Fan, Y.;Fang, B.;Farry, S.;Fazzini, D.;Feo, M.;Fernez, A. D.;Ferrari, F.;Ferreira Lopes, L.;Ferreira Rodrigues, F.;Ferreres Sole, S.;Ferrillo, M.;Ferro-Luzzi, M.;Filippov, S.;Fini, R. A.;Fiorini, M.;Firlej, M.;Fischer, K. M.;Fitzgerald, D. S.;Fitzpatrick, C.;Fiutowski, T.;Fleuret, F.;Fontana, M.;Fontanelli, F.;Forty, R.;Foulds-Holt, D.;Franco Lima, V.;Franco Sevilla, M.;Frank, M.;Franzoso, E.;Frau, G.;Frei, C.;Friday, D. A.;Fu, J.;Fuehring, Q.;Gabriel, E.;Galati, G.;Galati, M. D.;Gallas Torreira, A.;Galli, D.;Gambetta, S.;Gan, Y.;Gandelman, M.;Gandini, P.;Gao, Y.;Garau, M.;Garcia Martin, L. M.;Garcia Moreno, P.;García Pardiñas, J.;Garcia Plana, B.;Garcia Rosales, F. A.;Garrido, L.;Gaspar, C.;Geertsema, R. E.;Gerick, D.;Gerken, L. L.;Gersabeck, E.;Gersabeck, M.;Gershon, T.;Giambastiani, L.;Gibson, V.;Giemza, H. K.;Gilman, A. L.;Giovannetti, M.;Gioventù, A.;Gironella Gironell, P.;Giugliano, C.;Giza, M. A.;Gizdov, K.;Gkougkousis, E. L.;Gligorov, V. V.;Göbel, C.;Golobardes, E.;Golubkov, D.;Golutvin, A.;Gomes, A.;Gomez Fernandez, S.;Goncalves Abrantes, F.;Goncerz, M.;Gong, G.;Gorelov, I. V.;Gotti, C.;Grabowski, J. P.;Grammatico, T.;Granado Cardoso, L. A.;Graugés, E.;Graverini, E.;Graziani, G.;Grecu, A. T.;Greeven, L. M.;Grieser, N. A.;Grillo, L.;Gromov, S.;Gruberg Cazon, B. R.;Gu, C.;Guarise, M.;Guittiere, M.;Günther, P. A.;Gushchin, E.;Guth, A.;Guz, Y.;Gys, T.;Hadavizadeh, T.;Haefeli, G.;Haen, C.;Haimberger, J.;Haines, S. C.;Halewood-leagas, T.;Halvorsen, M. M.;Hamilton, P. M.;Hammerich, J.;Han, Q.;Han, X.;Hansen, E. B.;Hansmann-Menzemer, S.;Hao, L.;Harnew, N.;Harrison, T.;Hasse, C.;Hatch, M.;He, J.;Heijhoff, K.;Heinicke, K.;Henderson, C.;Henderson, R. D. L.;Hennequin, A. M.;Hennessy, K.;Henry, L.;Heuel, J.;Hicheur, A.;Hill, D.;Hilton, M.;Hollitt, S. E.;Hou, R.;Hou, Y.;Hu, J.;Hu, J.;Hu, W.;Hu, X.;Huang, W.;Huang, X.;Hulsbergen, W.;Hunter, R. J.;Hushchyn, M.;Hutchcroft, D.;Ibis, P.;Idzik, M.;Ilin, D.;Ilten, P.;Inglessi, A.;Iniukhin, A.;Ishteev, A.;Ivshin, K.;Jacobsson, R.;Jage, H.;Jaimes Elles, S. J.;Jakobsen, S.;Jans, E.;Jashal, B. K.;Jawahery, A.;Jevtic, V.;Jiang, X.;Jiang, Y.;John, M.;Johnson, D.;Jones, C. R.;Jones, T. P.;Jost, B.;Jurik, N.;Juszczak, I.;Kandybei, S.;Kang, Y.;Karacson, M.;Karpenkov, D.;Karpov, M.;Kautz, J. W.;Keizer, F.;Keller, D. M.;Kenzie, M.;Ketel, T.;Khanji, B.;Kharisova, A.;Kholodenko, S.;Kirn, T.;Kirsebom, V. S.;Kitouni, O.;Klaver, S.;Kleijne, N.;Klimaszewski, K.;Kmiec, M. R.;Koliiev, S.;Kondybayeva, A.;Konoplyannikov, A.;Kopciewicz, P.;Kopecna, R.;Koppenburg, P.;Korolev, M.;Kostiuk, I.;Kot, O.;Kotriakhova, S.;Kozachuk, A.;Kravchenko, P.;Kravchuk, L.;Krawczyk, R. D.;Kreps, M.;Kretzschmar, S.;Krokovny, P.;Krupa, W.;Krzemien, W.;Kubat, J.;Kucewicz, W.;Kucharczyk, M.;Kudryavtsev, V.;Kunde, G. J.;Kupsc, A.;Lacarrere, D.;Lafferty, G.;Lai, A.;Lampis, A.;Lancierini, D.;Landesa Gomez, C.;Lane, J. J.;Lane, R.;Lanfranchi, G.;Langenbruch, C.;Langer, J.;Lantwin, O.;Latham, T.;Lazzari, F.;Lazzaroni, M.;Le Gac, R.;Lee, S. H.;Lefèvre, R.;Leflat, A.;Legotin, S.;Lenisa, P.;Leroy, O.;Lesiak, T.;Leverington, B.;Li, A.;Li, H.;Li, K.;Li, P.;Li, S.;Li, T.;Li, Y.;Li, Z.;Liang, X.;Lin, C.;Lin, T.;Lindner, R.;Lisovskyi, V.;Litvinov, R.;Liu, G.;Liu, H.;Liu, Q.;Liu, S.;Lobo Salvia, A.;Loi, A.;Lollini, R.;Lomba Castro, J.;Longstaff, I.;Lopes, J. H.;López Soliño, S.;Lovell, G. H.;Lu, Q.;Lu, Y.;Lucarelli, C.;Lucchesi, D.;Luchuk, S.;Lucio Martinez, M.;Lukashenko, V.;Luo, Y.;Lupato, A.;Luppi, E.;Lusiani, A.;Lynch, K.;Lyu, X. -R.;Ma, L.;Ma, R.;Maccolini, S.;Machefert, F.;Maciuc, F.;Macko, V.;Mackowiak, P.;Maddrell-Mander, S.;Madhan Mohan, L. R.;Maevskiy, A.;Maisuzenko, D.;Majewski, M. W.;Malczewski, J. J.;Malde, S.;Malecki, B.;Malinin, A.;Maltsev, T.;Malygina, H.;Manca, G.;Mancinelli, G.;Manuzzi, D.;Manzari, C. A.;Marangotto, D.;Marchand, J. F.;Marconi, U.;Mariani, S.;Marin Benito, C.;Marinangeli, M.;Marks, J.;Marshall, A. M.;Marshall, P. J.;Martelli, G.;Martellotti, G.;Martinazzoli, L.;Martinelli, M.;Martinez Santos, D.;Martinez Vidal, F.;Massafferri, A.;Materok, M.;Matev, R.;Mathad, A.;Matiunin, V.;Matteuzzi, C.;Mattioli, K. R.;Mauri, A.;Maurice, E.;Mauricio, J.;Mazurek, M.;McCann, M.;Mcconnell, L.;McGrath, T. H.;McHugh, N. T.;McNab, A.;McNulty, R.;Mead, J. V.;Meadows, B.;Meier, G.;Melnychuk, D.;Meloni, S.;Merk, M.;Merli, A.;Meyer Garcia, L.;Miao, D.;Mikhasenko, M.;Milanes, D. A.;Millard, E.;Milovanovic, M.;Minard, M. -N.;Minotti, A.;Mitchell, S. E.;Mitreska, B.;Mitzel, D. S.;Mödden, A.;Mohammed, R. A.;Moise, R. D.;Mokhnenko, S.;Mombächer, T.;Monroy, I. A.;Monteil, S.;Morandin, M.;Morello, G.;Morello, M. J.;Moron, J.;Morris, A. B.;Morris, A. G.;Mountain, R.;Mu, H.;Muheim, F.;Mulder, M.;Müller, K.;Murphy, C. H.;Murray, D.;Murta, R.;Muzzetto, P.;Naik, P.;Nakada, T.;Nandakumar, R.;Nanut, T.;Nasteva, I.;Needham, M.;Neri, N.;Neubert, S.;Neufeld, N.;Neustroev, P.;Newcomb, R.;Niel, E. M.;Nieswand, S.;Nikitin, N.;Nolte, N. S.;Normand, C.;Novoa Fernandez, J.;Nunez, C.;Oblakowska-Mucha, A.;Obraztsov, V.;Oeser, T.;O’Hanlon, D. P.;Okamura, S.;Oldeman, R.;Oliva, F.;Olivares, M. E.;Onderwater, C. J. G.;O’Neil, R. H.;Otalora Goicochea, J. M.;Ovsiannikova, T.;Owen, P.;Oyanguren, A.;Ozcelik, O.;Padeken, K. O.;Pagare, B.;Pais, P. R.;Pajero, T.;Palano, A.;Palutan, M.;Pan, Y.;Panshin, G.;Papanestis, A.;Pappagallo, M.;Pappalardo, L. L.;Pappenheimer, C.;Parker, W.;Parkes, C.;Passalacqua, B.;Passaleva, G.;Pastore, A.;Patel, M.;Patrignani, C.;Pawley, C. J.;Pearce, A.;Pellegrino, A.;Pepe Altarelli, M.;Perazzini, S.;Pereima, D.;Pereiro Castro, A.;Perret, P.;Petric, M.;Petridis, K.;Petrolini, A.;Petrov, A.;Petrucci, S.;Petruzzo, M.;Pham, H.;Philippov, A.;Piandani, R.;Pica, L.;Piccini, M.;Pietrzyk, B.;Pietrzyk, G.;Pili, M.;Pinci, D.;Pisani, F.;Pizzichemi, M.;Placinta, V.;Plews, J.;Plo Casasus, M.;Polci, F.;Poli Lener, M.;Poliakova, M.;Poluektov, A.;Polukhina, N.;Polyakov, I.;Polycarpo, E.;Ponce, S.;Popov, D.;Popov, S.;Poslavskii, S.;Prasanth, K.;Promberger, L.;Prouve, C.;Pugatch, V.;Puill, V.;Punzi, G.;Qi, H. R.;Qian, W.;Qin, N.;Qu, S.;Quagliani, R.;Raab, N. V.;Rabadan Trejo, R. I.;Rachwal, B.;Rademacker, J. H.;Rajagopalan, R.;Rama, M.;Ramos Pernas, M.;Rangel, M. S.;Ratnikov, F.;Raven, G.;Rebollo De Miguel, M.;Redi, F.;Reiss, F.;Remon Alepuz, C.;Ren, Z.;Renaudin, V.;Resmi, P. K.;Ribatti, R.;Ricci, A. M.;Ricciardi, S.;Richardson-Slipper, M.;Rinnert, K.;Robbe, P.;Robertson, G.;Rodrigues, A. B.;Rodrigues, E.;Rodriguez Lopez, J. A.;Rodriguez Rodriguez, E.;Rollings, A.;Roloff, P.;Romanovskiy, V.;Romero Lamas, M.;Romero Vidal, A.;Roth, J. D.;Rotondo, M.;Rudolph, M. S.;Ruf, T.;Ruiz Fernandez, R. A.;Ruiz Vidal, J.;Ryzhikov, A.;Ryzka, J.;Saborido Silva, J. J.;Sagidova, N.;Sahoo, N.;Saitta, B.;Salomoni, M.;Sanchez Gras, C.;Sanderswood, I.;Santacesaria, R.;Santamarina Rios, C.;Santimaria, M.;Santovetti, E.;Saranin, D.;Sarpis, G.;Sarpis, M.;Sarti, A.;Satriano, C.;Satta, A.;Saur, M.;Savrina, D.;Sazak, H.;Scantlebury Smead, L. G.;Scarabotto, A.;Schael, S.;Scherl, S.;Schiller, M.;Schindler, H.;Schmelling, M.;Schmidt, B.;Schmitt, S.;Schneider, O.;Schopper, A.;Schubiger, M.;Schulte, S.;Schune, M. H.;Schwemmer, R.;Sciascia, B.;Sciuccati, A.;Sellam, S.;Semennikov, A.;Senghi Soares, M.;Sergi, A.;Serra, N.;Sestini, L.;Seuthe, A.;Shang, Y.;Shangase, D. M.;Shapkin, M.;Shchemerov, I.;Shchutska, L.;Shears, T.;Shekhtman, L.;Shen, Z.;Sheng, S.;Shevchenko, V.;Shi, B.;Shields, E. B.;Shimizu, Y.;Shmanin, E.;Shupperd, J. D.;Siddi, B. G.;Silva Coutinho, R.;Simi, G.;Simone, S.;Singla, M.;Skidmore, N.;Skuza, R.;Skwarnicki, T.;Slater, M. W.;Smallwood, J. C.;Smeaton, J. G.;Smith, E.;Smith, K.;Smith, M.;Snoch, A.;Soares Lavra, L.;Sokoloff, M. D.;Soler, F. J. P.;Solomin, A.;Solovev, A.;Solovyev, I.;Souza De Almeida, F. L.;Souza De Paula, B.;Spaan, B.;Spadaro Norella, E.;Spiridenkov, E.;Spradlin, P.;Sriskaran, V.;Stagni, F.;Stahl, M.;Stahl, S.;Stanislaus, S.;Stein, E. N.;Steinkamp, O.;Stenyakin, O.;Stevens, H.;Stone, S.;Strekalina, D.;Suljik, F.;Sun, J.;Sun, L.;Sun, Y.;Svihra, P.;Swallow, P. N.;Swientek, K.;Szabelski, A.;Szumlak, T.;Szymanski, M.;Tan, Y.;Taneja, S.;Tanner, A. R.;Tat, M. D.;Terentev, A.;Teubert, F.;Thomas, E.;Thompson, D. J. D.;Thomson, K. A.;Tilquin, H.;Tisserand, V.;T’Jampens, S.;Tobin, M.;Tomassetti, L.;Tonani, G.;Tong, X.;Torres Machado, D.;Tou, D. Y.;Trifonova, E.;Trilov, S. M.;Trippl, C.;Tuci, G.;Tully, A.;Tuning, N.;Ukleja, A.;Unverzagt, D. J.;Ursov, E.;Usachov, A.;Ustyuzhanin, A.;Uwer, U.;Vagner, A.;Vagnoni, V.;Valassi, A.;Valenti, G.;Valls Canudas, N.;van Beuzekom, M.;Van Dijk, M.;Van Hecke, H.;van Herwijnen, E.;van Veghel, M.;Vazquez Gomez, R.;Vazquez Regueiro, P.;Vázquez Sierra, C.;Vecchi, S.;Velthuis, J. J.;Veltri, M.;Venkateswaran, A.;Veronesi, M.;Vesterinen, M.;Vieira, D.;Vieites Diaz, M.;Vilasis-Cardona, X.;Vilella Figueras, E.;Villa, A.;Vincent, P.;Volle, F. C.;vom Bruch, D.;Vorobyev, A.;Vorobyev, V.;Voropaev, N.;Vos, K.;Vrahas, C.;Waldi, R.;Walsh, J.;Wan, G.;Wang, C.;Wang, J.;Wang, J.;Wang, J.;Wang, J.;Wang, M.;Wang, R.;Wang, X.;Wang, Y.;Wang, Z.;Wang, Z.;Wang, Z.;Ward, J. A.;Watson, N. K.;Websdale, D.;Wei, Y.;Weisser, C.;Westhenry, B. D. C.;White, D. J.;Whitehead, M.;Wiederhold, A. R.;Wiedner, D.;Wilkinson, G.;Wilkinson, M. K.;Williams, I.;Williams, M.;Williams, M. R. J.;Williams, R.;Wilson, F. F.;Wislicki, W.;Witek, M.;Witola, L.;Wong, C. P.;Wormser, G.;Wotton, S. A.;Wu, H.;Wyllie, K.;Xiang, Z.;Xiao, D.;Xie, Y.;Xu, A.;Xu, J.;Xu, L.;Xu, L.;Xu, M.;Xu, Q.;Xu, Z.;Xu, Z.;Yang, D.;Yang, S.;Yang, Y.;Yang, Z.;Yang, Z.;Yeomans, L. E.;Yin, H.;Yu, J.;Yuan, X.;Zaffaroni, E.;Zavertyaev, M.;Zdybal, M.;Zenaiev, O.;Zeng, M.;Zhang, C.;Zhang, D.;Zhang, L.;Zhang, S.;Zhang, S.;Zhang, Y.;Zhang, Y.;Zharkova, A.;Zhelezov, A.;Zheng, Y.;Zhou, T.;Zhou, X.;Zhou, Y.;Zhovkovska, V.;Zhu, X.;Zhu, X.;Zhu, Z.;Zhukov, V.;Zou, Q.;Zucchelli, S.;Zuliani, D.;Zunica, G.

2023-01-01

---

Abstract

The cross-sections of exclusive (coherent) photoproduction J/ψ and ψ(2S) mesons in ultra-peripheral PbPb collisions at a nucleon-nucleon centre-of-mass energy of 5.02 TeV are measured using a data sample corresponding to an integrated luminosity of 228 ± 10 μb−1, collected by the LHCb experiment in 2018. The differential cross-sections are measured separately as a function of transverse momentum and rapidity in the nucleus-nucleus centre-of-mass frame for J/ψ and ψ(2S) mesons. The integrated cross-sections are measured to be σcohJ/ψ = 5.965 ± 0.059 ± 0.232 ± 0.262 mb and σcohψ(2S) = 0.923 ± 0.086 ± 0.028 ± 0.040 mb, where the first listed uncertainty is statistical, the second systematic and the third due to the luminosity determination. The cross-section ratio is measured to be σcohψ(2S)/σcohJ/ψ = 0.155 ± 0.014 ± 0.003, where the first uncertainty is statistical and the second is systematic. These results are compatible with theoretical predictions.