Journal Article GSI-2023-00146

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Observation of a multiplicity dependence in the $p_{\rm T}$-differential charm baryon-to-meson ratios in proton-proton collisions at $\sqrt{s} = 13$ TeV

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2022
North-Holland Publ. Amsterdam

Physics letters / B 829, 137065 () [10.1016/j.physletb.2022.137065]

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Report No.: CERN-EP-2021-245; arXiv:2111.11948

Abstract: The production of prompt D0, Ds+, and Λc+ hadrons, and their ratios, Ds+/D0 and Λc+/D0, are measured in proton–proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV at midrapidity (|y|<0.5) with the ALICE detector at the LHC. The measurements are performed as a function of the charm-hadron transverse momentum (p$_T$) in intervals of charged-particle multiplicity, measured with two multiplicity estimators covering different pseudorapidity regions. While the strange to non-strange Ds+/D0 ratio indicates no significant multiplicity dependence, the baryon-to-meson p$_T$-differential Λc+/D0 ratio shows a multiplicity-dependent enhancement, with a significance of 5.3σ for 1 < p$_T$ <12 GeV/c, comparing the highest multiplicity interval with respect to the lowest one. The measurements are compared with a theoretical model that explains the multiplicity dependence by a canonical treatment of quantum charges in the statistical hadronisation approach, and with predictions from event generators that implement colour reconnection mechanisms beyond the leading colour approximation to model the hadronisation process. The Λc+/D0 ratios as a function of p$_T$ present a similar shape and magnitude as the Λ/KS0 ratios in comparable multiplicity intervals, suggesting a potential common mechanism for light- and charm-hadron formation, with analogous multiplicity dependence. The p$_T$-integrated ratios, extrapolated down to p$_T$ = 0, do not show a significant dependence on multiplicity within the uncertainties.

Keyword(s): multiplicity: dependence ; p p: scattering ; hadronization: statistical ; charged particle: multiplicity ; hadronization: model ; rapidity: difference ; color ; ALICE ; transverse momentum ; CERN LHC Coll ; charm ; hadron ; Monte Carlo ; experimental results ; 13000 GeV-cms/nucleon

Classification:

Note: Phys.Lett.B 829 (2022) 137065. 25 pages, 5 captioned figures, 1 table, authors from page 20, published version, figures at http://alice-publications.web.cern.ch/node/7524SCOAP3. 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
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EMMI

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