Journal Article GSI-2022-00068

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Production of light-flavor hadrons in pp collisions at $\sqrt{s}~=~7\text { and }\sqrt{s} = 13 \, \text { TeV} $

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2021
Springer Heidelberg

The European physical journal / C 81(3), 256 () [10.1140/epjc/s10052-020-08690-5]

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Report No.: CERN-EP-2020-059; arXiv:2005.11120

Abstract: The production of $\pi ^{\pm }$, $\mathrm{K}^{\pm }$, $\mathrm{K}^{0}_{S}$, $\mathrm{K}^{*}(892)^{0}$, $\mathrm{p}$, $\phi (1020)$, $\Lambda $, $\Xi ^{-}$, $\Omega ^{-}$, and their antiparticles was measured in inelastic proton–proton (pp) collisions at a center-of-mass energy of $\sqrt{s}$ = 13 TeV at midrapidity ($|y|<0.5$) as a function of transverse momentum ($p_{\mathrm{T}}$) using the ALICE detector at the CERN LHC. Furthermore, the single-particle $p_{\mathrm{T}}$ distributions of $\mathrm{K}^{0}_{S}$, $\Lambda $, and $\overline{\Lambda }$ in inelastic pp collisions at $\sqrt{s} = 7$ TeV are reported here for the first time. The $p_{\mathrm{T}}$ distributions are studied at midrapidity within the transverse momentum range $0\le p_{\mathrm{T}}\le 20$ GeV/c, depending on the particle species. The $p_{\mathrm{T}}$ spectra, integrated yields, and particle yield ratios are discussed as a function of collision energy and compared with measurements at lower $\sqrt{s}$ and with results from various general-purpose QCD-inspired Monte Carlo models. A hardening of the spectra at high $p_{\mathrm{T}}$ with increasing collision energy is observed, which is similar for all particle species under study. The transverse mass and $x_{\mathrm{T}}\equiv 2p_{\mathrm{T}}/\sqrt{s}$ scaling properties of hadron production are also studied. As the collision energy increases from $\sqrt{s}$ = 7–13 TeV, the yields of non- and single-strange hadrons normalized to the pion yields remain approximately constant as a function of $\sqrt{s}$, while ratios for multi-strange hadrons indicate enhancements. The $p_\mathrm{{T}}$-differential cross sections of $\pi ^{\pm }$, $\mathrm {K}^{\pm }$ and $\mathrm {p}$ ($\overline{\mathrm{p}}$) are compared with next-to-leading order perturbative QCD calculations, which are found to overestimate the cross sections for $\pi ^{\pm }$ and $\mathrm{p}$ ($\overline{\mathrm{p}}$) at high $p_\mathrm{{T}}$.

Keyword(s): p p: scattering ; particle: yield: ratio ; hadron: production ; mass: transverse ; quantum chromodynamics: perturbation theory ; higher-order: 1 ; transverse momentum ; CERN LHC Coll ; antiparticle ; ALICE ; experimental results ; 7000 GeV-cms/nucleon ; 13000 GeV-cms/nucleon

Classification:

Note: 54 pages, 18 figures, 8 tables, authors from page 49, published version, figures at http://alice-publications.web.cern.ch/node/6218. This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License. Funded by SCOAP3

Contributing Institute(s):
  1. ALICE (ALI)
  2. Detektorlabor (DTL)
  3. IT (CIT)
  4. ExtreMe Matter Institute, EMMI (EXM)
  5. Collaboration CERN: ALICE (ALICE@CERN)
Research Program(s):
  1. 612 - Cosmic Matter in the Laboratory (POF4-612) (POF4-612)
  2. HGS-HIRe - HGS-HIRe for FAIR (HGS-HIRe) (HGS-HIRe)
  3. SUC-GSI-Heidelberg - Strategic university cooperation GSI-U Heidelberg (SUC-GSI-HE) (SUC-GSI-HE)
  4. SUC-GSI-Frankfurt - Strategic university cooperation GSI-U Frankfurt/M (SUC-GSI-FR) (SUC-GSI-FR)
  5. SUC-GSI-Darmstadt - Strategic university cooperation GSI-TU Darmstadt (SUC-GSI-DA) (SUC-GSI-DA)
Experiment(s):
  1. LHC: ALICE

Appears in the scientific report 2021
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Infrastructure > Detector Laboratory
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HQM/MU > ALICE
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Open Access
EMMI

 Record created 2022-01-13, last modified 2023-10-15