Journal Article GSI-2023-00081

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Measurement of Prompt D$^{0}$, $\Lambda_{c}^{+}$, and $\Sigma_{c}^{0,++}$(2455) Production in Proton–Proton Collisions at $\sqrt s$ = 13 TeV

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2022
APS College Park, Md.

Physical review letters 128(1), 012001 () [10.1103/PhysRevLett.128.012001]

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Report No.: CERN-EP-2021-103; arXiv:2106.08278

Abstract: The $p_{\rm T}$-differential production cross sections of prompt D$^0$, Λ$_c^+$, and Σ$_c^{0,++}$(2455) charmed hadrons are measured at midrapidity (|y|<0.5) in pp collisions at $\sqrt{s}$=13 TeV. This is the first measurement of Σ$_c^{0,++}$ production in hadronic collisions. Assuming the same production yield for the three Σ$_c^{0,+,++}$ isospin states, the baryon-to-meson cross section ratios Σ$_c^{0,+,++}$/D$^0$ and Λ$_c^+$/D$^0$ are calculated in the transverse momentum ($p_\rm{T}$) intervals $2 < p_{\rm T} < 12$ and $1 < p_{\rm T} < 24$ GeV/$c$. Values significantly larger than in e$^+$e$^-$ collisions are observed, indicating for the first time that baryon enhancement in hadronic collisions also extends to the Σ$_c$. The feed-down contribution to Λ$_c^+$ production from Σ$_c^{0,+,++}$ is also reported and is found to be larger than in e$^+$e$^-$ collisions. The data are compared with predictions from event generators and other phenomenological models, providing a sensitive test of the different charm-hadronization mechanisms implemented in the models.

Keyword(s): hadron hadron, interaction ; p p, scattering ; cross section, ratio ; TeV ; GeV ; baryon ; transverse momentum ; isospin ; enhancement ; hadron ; Monte Carlo

Classification:

Note: Phys. Rev. Lett. 128 (2022) 012001. 20 pages, 2 captioned figures + 2 captioned figures in appendix, authors from page 12, published version, figures at http://alice-publications.web.cern.ch/node/7197. 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 2022
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