Journal Article GSI-2023-00110

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Charm-quark fragmentation fractions and production cross section at midrapidity in pp collisions at the LHC

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2022
Inst. Melville, NY

Physical review / D 105(1), L011103 () [10.1103/PhysRevD.105.L011103]

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Report No.: CERN-EP-2021-088; arXiv:2105.06335

Abstract: Recent p$_T$-integrated cross-section measurements of the ground-state charm mesons and baryons, D$^0$, D$^+$, D$_s^+$, Λ$_c^+$, and Ξ$_c^0$, are used to evaluate the charm fragmentation fractions and production cross section per unit of rapidity at midrapidity (|y|<0.5), in pp collisions at $\sqrt{s}$ = 5.02 TeV at the LHC. The latter is dσ$_{c\bar{c}}$/dy|$_{|y|<0.5}$ = 1165 ± 44(stat) -101 + 134(syst) μb. These measurements were obtained for the first time in hadronic collisions at the LHC, including the charm baryon states, recently measured by ALICE at midrapidity. The charm fragmentation fractions differ significantly from the values measured in e$^+$e$^-$ and ep collisions, providing evidence of the dependence of the parton-to-hadron fragmentation fractions on the collision system, indicating that the assumption of their universality is not supported by the measured cross sections. An increase of a factor of about 3.3 for the fragmentation fraction for the Λ$_c^+$ with a significance of 5σ between the values obtained in pp collisions and those obtained in e$^+$e$^-$ (ep) collisions is reported. The fragmentation fraction for the Ξ$_c^0$ was obtained for the first time in any collision system. The measured fragmentation fractions were used to update the $c\bar{c}$ cross sections per unit of rapidity at |y| < 0.5 at $\sqrt{s}$ = 2.76 and 7 TeV, which are about 40% higher than the previously published results. The data were compared with perturbative-QCD calculations and lie at the upper edge of the theoretical bands.

Keyword(s): charm: fragmentation ; p p: scattering ; electron p: interaction ; charm: ground state ; quantum chromodynamics: perturbation theory ; cross section: measured ; hadron hadron: interaction ; CERN LHC Coll ; rapidity ; ALICE ; experimental results ; 2760 GeV-cms/nucleon ; 5020 GeV-cms/nucleon ; 7000 GeV-cms/nucleon

Classification:

Note: ISSN 2470-0029 not unique: **3 hits**.Phys. Rev. D 105, L011103 (2022). 20 pages, 2 captioned figures, 1 table, authors from page 14, published version, figures at https://alice-publications.web.cern.ch/node/7107SCOAP3 ccby4.0

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
Database coverage:
Medline ; Creative Commons Attribution CC BY 4.0 ; OpenAccess ; Clarivate Analytics Master Journal List ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; Ebsco Academic Search ; IF < 5 ; JCR ; SCOPUS ; Science Citation Index ; Science Citation Index Expanded ; Web of Science Core Collection
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Charm-quark fragmentation fractions and production cross section at midrapidity in pp collisions at the LHC
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 Record created 2023-01-11, last modified 2023-10-15