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Title: Measurement of prompt and nonprompt $$\mathrm{J}/{\psi }$$ production in $$\mathrm {p}\mathrm {p}$$ and $$\mathrm {p}\mathrm {Pb}$$ collisions at $$\sqrt{s_{\mathrm {NN}}} =5.02\,\text {TeV} $$ TeV

Journal Article · · European Physical Journal. C, Particles and Fields
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This paper reports the measurement of J/ψ meson production in proton–proton (pp) and proton–lead (pPb) collisions at a center-of-mass energy per nucleon pair of 5.02TeV by the CMS experiment at the LHC. The data samples used in the analysis correspond to integrated luminosities of 28pb–1 and 35nb–1 for pp and pPb collisions, respectively. Prompt and nonprompt J/ψ mesons, the latter produced in the decay of B hadrons, are measured in their dimuon decay channels. Differential cross sections are measured in the transverse momentum range of 2 < pT<30GeV/c, and center-of-mass rapidity ranges of |yCM| < 2.4 (pp) and –2.87 < yCM < 1.93 (pPb). The nuclear modification factor, RpPb, is measured as a function of both pT and yCM. Small modifications to the J/ψ cross sections are observed in pPb relative to pp collisions. The ratio of J/ψ production cross sections in p-going and Pb-going directions, RFB, studied as functions of pT and yCM, shows a significant decrease for increasing transverse energy deposited at large pseudorapidities. Finally, these results, which cover a wide kinematic range, provide new insight on the role of cold nuclear matter effects on prompt and nonprompt J/ψ production.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA (United States); Argonne National Laboratory (ANL), Argonne, IL (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
The CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359
OSTI ID:
1352038
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-17-114-CMS; CMS-HIN-14-009; CERN-EP-2017-009; arXiv:1702.01462; 1512296
Journal Information:
European Physical Journal. C, Particles and Fields, Vol. 77, Issue 4; ISSN 1434-6044
Publisher:
SpringerCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 40 works
Citation information provided by
Web of Science

References (46)

J/ψ and ψ(2S) production in pp collisions at $ \sqrt {s} = 7{\text{Tev}} $ journal February 2012
EPS09 — A new generation of NLO and LO nuclear parton distribution functions journal April 2009
Review of Particle Physics journal October 2016
PHOTOS - a universal Monte Carlo for QED radiative corrections: version 2.0 journal April 1994
J / ψ Production in Indium-Indium Collisions at 158 GeV / Nucleon journal September 2007
Observation of Sequential Υ Suppression in PbPb Collisions journal November 2012
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Possible evidence for radial flow of heavy mesons in d+Au collisions journal April 2014
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Measurement of J/ψ polarization in pp collisions at $\sqrt{s}=7\ \mathrm{TeV}$ journal November 2013
PYTHIA 6.4 physics and manual journal May 2006
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nCTEQ15: Global analysis of nuclear parton distributions with uncertainties in the CTEQ framework journal April 2016
Study of J/ψ production and cold nuclear matter effects in pPb collisions at $ \sqrt{{{s_{NN }}}} $ = 5 TeV journal February 2014
J/ψ production and nuclear effects in p-Pb collisions at $ \sqrt{{{{\mathrm{s}}_{\mathrm{NN}}}}} $ = 5.02 TeV journal February 2014
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  • Agostinelli, S.; Allison, J.; Amako, K.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 506, Issue 3 https://doi.org/10.1016/S0168-9002(03)01368-8
journal July 2003
Bottomonia in the quark-gluon plasma and their production at RHIC and LHC journal May 2012
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Centrality, rapidity and transverse momentum dependence of <mml:math altimg="si1.gif" overflow="scroll" xmlns:xocs="http://www.elsevier.com/xml/xocs/dtd" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ja="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:cals="http://www.elsevier.com/xml/common/cals/dtd" xmlns:sa="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-aff/dtd"><mml:mi mathvariant="normal">J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:math> suppression in Pb–Pb collisions at <mml:math altimg="si2.gif" overflow="scroll" xmlns:xocs="http://www.elsevier.com/xml/xocs/dtd" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ja="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:cals="http://www.elsevier.com/xml/common/cals/dtd" xmlns:sa="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-aff/dtd"><mml:msqrt><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">NN</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2.76</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>TeV</mml:mtext></mml:math> journal June 2014
Rapidity and transverse-momentum dependence of the inclusive J/ψ nuclear modification factor in p-Pb collisions at s N N $$ \sqrt{s_{N\ N}} $$ = 5.02 TeV journal June 2015
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hijing: A Monte Carlo model for multiple jet production in pp , pA , and AA collisions journal December 1991
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EPS09 - a New Generation of NLO and LO Nuclear Parton Distribution Functions text January 2009
Performance of CMS muon reconstruction in pp collision events at sqrt(s) = 7 TeV text January 2012
Centrality and pT dependence of J/psi suppression in proton-nucleus collisions from parton energy loss text January 2013
nCTEQ15 - Global analysis of nuclear parton distributions with uncertainties in the CTEQ framework text January 2015

Cited By (1)