Journal Article GSI-2022-00099

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Measurement of beauty and charm production in pp collisions at $ \sqrt{s} $ = 5.02 TeV via non-prompt and prompt D mesons

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2021
SISSA [Trieste]

Journal of high energy physics 05(5), 220 () [10.1007/JHEP05(2021)220]

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Report No.: CERN-EP-2021-034; arXiv:2102.13601

Abstract: The p$_{T}$-differential production cross sections of prompt and non-prompt (produced in beauty-hadron decays) D mesons were measured by the ALICE experiment at midrapidity (|y|< 0.5) in proton-proton collisions at $ \sqrt{s} $ = 5.02 TeV. The data sample used in the analysis corresponds to an integrated luminosity of (19.3 ± 0.4) nb$^{−1}$. D mesons were reconstructed from their decays D$^{0}$→ K$^{−}$π$^{+}$, D$^{+}$→ K$^{−}$π$^{+}$π$^{+}$, and $ {\mathrm{D}}_{\mathrm{s}}^{+}\to \phi {\pi}^{+}\to {\mathrm{K}}^{-}{\mathrm{K}}^{+}{\pi}^{+} $ and their charge conjugates. Compared to previous measurements in the same rapidity region, the cross sections of prompt D$^{+}$ and $ {\mathrm{D}}_{\mathrm{s}}^{+} $ mesons have an extended p$_{T}$ coverage and total uncertainties reduced by a factor ranging from 1.05 to 1.6, depending on p$_{T}$, allowing for a more precise determination of their p$_{T}$-integrated cross sections. The results are well described by perturbative QCD calculations. The fragmentation fraction of heavy quarks to strange mesons divided by the one to non-strange mesons, f$_{s}$/(f$_{u}$ + f$_{d}$), is compatible for charm and beauty quarks and with previous measurements at different centre-of-mass energies and collision systems. The $ \mathrm{b}\overline{\mathrm{b}} $ production cross section per rapidity unit at midrapidity, estimated from non-prompt D-meson measurements, is $ \mathrm{d}{\sigma}_{\mathrm{b}\overline{\mathrm{b}}}/\mathrm{d}y\left|{}_{\left|\mathrm{y}\right|<0.5}=34.5\pm 2.4{\left(\mathrm{stat}\right)}_{-2.9}^{+4.7}\left(\mathrm{tot}.\mathrm{syst}\right)\right. $ μb. It is compatible with previous measurements at the same centre-of-mass energy and with the cross section predicted by perturbative QCD calculations.

Keyword(s): quantum chromodynamics: perturbation theory ; charm: production ; p p: scattering ; rapidity ; fragmentation ; strange meson ; heavy quark ; ALICE ; experimental results ; D0 --> K- pi+ ; D+ --> K- pi+ pi+ ; D/s+ --> Phi(1020) pi+ ; Phi(1020) pi+ --> K- K+ pi+ ; 5020 GeV-cms/nucleon ; Heavy Ion Experiments

Classification:

Note: JHEP 05 (2021) 220. 36 pages, 13 captioned figures, 5 tables, authors from page 31, published version, figures at http://alice-publications.web.cern.ch/node/6833 " This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC-BY 4.0), which permits any use, distribution and reproduction in any medium, provided the original author(s) and source are credited."

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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Infrastruktur > Detektorlabor
HQM/MU > ALICE
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 Datensatz erzeugt am 2022-01-17, letzte Änderung am 2023-10-15