Journal Article GSI-2022-00078

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Measurement of the Cross Sections of $\Xi^0_{c}$ and $\Xi^+_{c}$ Baryons and of the Branching-Fraction Ratio BR($\Xi^0_{c} \rightarrow \Xi^-{e}^+\nu_{ e}$)/BR($\Xi^0_{c} \rightarrow \Xi^-\pi^+$) in pp collisions at 13 TeV

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2021
APS College Park, Md.

Physical review letters 127(27), 272001 () [10.1103/PhysRevLett.127.272001]

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Report No.: CERN-EP-2021-084; arXiv:2105.05187

Abstract: The $p_T$-differential cross sections of prompt charm-strange baryons Ξ$_c^0$ and Ξ$_c^+$ were measured at midrapidity (|y|<0.5) in proton-proton (pp) collisions at a center-of-mass energy $\sqrt{s}$ = 13 TeV with the ALICE detector at the LHC. The Ξ$_c^0$ baryon was reconstructed via both the semileptonic decay (Ξ$^-$e$^+$ν$_e$) and the hadronic decay (Ξ$^-$π$^+$) channels. The Ξ$_c^+$ baryon was reconstructed via the hadronic decay (Ξ$^-$π$^+$π$^+$) channel. The branching-fraction ratio BR(Ξ$_c^0$→Ξ$^-$e$^+$ν$_e$)/BR(Ξ$_c^0$→Ξ$^-$π$^+$) = 1.38±0.14(stat)±0.22(syst) was measured with a total uncertainty reduced by a factor of about 3 with respect to the current world average reported by the Particle Data Group. The transverse momentum ($p_T$) dependence of the Ξ$_c^0-$ and Ξ$_c^+$-baryon production relative to the D$^0$ meson and to the Σ$_c^{0,+,++}$- and Λ$_c^+$-baryon production are reported. The baryon-to-meson ratio increases toward low $p_T$ up to a value of approximately 0.3. The measurements are compared with various models that take different hadronization mechanisms into consideration. The results provide stringent constraints to these theoretical calculations and additional evidence that different processes are involved in charm hadronization in electron-positron (e$^+$e$^-$) and hadronic collisions.

Keyword(s): Xi: production ; branching ratio: ratio ; charm: hadronization ; p p: scattering ; hadron hadron: interaction ; electron positron: scattering ; baryon ; hadronic decay ; semileptonic decay ; ALICE ; transverse momentum ; CERN LHC Coll ; experimental results ; 13000 GeV-cms/nucleon

Classification:

Note: 17 pages, 2 captioned figures, authors from page 12, submitted to PRL, figures at http://alice-publications.web.cern.ch/node/7074. Published by the American Physical Society under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International license.

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
Database coverage:
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EMMI

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