Journal Article GSI-2023-00145

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Investigating the role of strangeness in baryon–antibaryon annihilation at the LHC

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2022
North-Holland Publ. Amsterdam

Physics letters / B 829, 137060 () [10.1016/j.physletb.2022.137060]

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Report No.: CERN-EP-2021-083; arXiv:2105.05190

Abstract: Annihilation dynamics plays a fundamental role in the baryon–antibaryon interaction ($B\bar{B}$) at low-energy and its strength and range are crucial in the assessment of possible baryonic bound states. Experimental data on annihilation cross sections are available for the $p\bar{p}$ system but not in the low relative momentum region. Data regarding the $B\bar{B}$ interaction with strange degrees of freedom are extremely scarce, hence the modeling of the annihilation contributions is mainly based on nucleon–antinucleon ($N\bar{N}$) results, when available. In this letter we present a measurement of the $p\bar{p}$, $p\bar{\Lambda}$ ⊕ $\bar{p}\Lambda$ and $\Lambda\bar{\Lambda}$ interaction using correlation functions in the relative momentum space in high-multiplicity triggered pp collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV recorded by ALICE at the LHC. In the $p\bar{p}$ system the couplings to the mesonic channels in different partial waves are extracted by adopting a coupled-channel approach with recent χEFT potentials. The inclusion of these inelastic channels provides good agreement with the data, showing a significant presence of the annihilation term down to zero momentum. Predictions obtained using the Lednický–Lyuboshits formula and scattering parameters obtained from heavy-ion collisions, hence mainly sensitive to elastic processes, are compared with the experimental $p\bar{\Lambda}$ ⊕ $\bar{p}\Lambda$ and $\Lambda\bar{\Lambda}$ correlations. The model describes the $\Lambda\bar{\Lambda}$ data and underestimates the $p\bar{\Lambda}$ ⊕ $\bar{p}\Lambda$ data in the region of momenta below 200 MeV/c. The observed deviation indicates a different contribution of annihilation channels to the two systems containing strange hadrons.

Keyword(s): baryon antibaryon: annihilation ; baryon: bound state ; heavy ion: scattering ; p p: scattering ; cross section: annihilation ; CERN LHC Coll ; partial wave ; strangeness ; nucleon antinucleon ; correlation function ; ALICE ; coupled channel ; correlation ; effective field theory ; experimental results ; 13000 GeV-cms/nucleon

Classification:

Note: Phys.Lett.B 829 (2022) 137060. 22 pages, 6 captioned figures, authors from page 17, published version, figures at http://alice-publications.web.cern.ch/node/7075 (with ROR in author list xml file for inspire)SCOAP3. 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

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