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Office of Scientific and Technical Information

Title: Measurement of the Υ ( 1 S ) , Υ ( 2 S ) , and Υ ( 3 S ) cross sections in pp collisions at s = 7   TeV

Journal Article · · Physics Letters. Section B
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The $$\Upsilon$$(1S), $$\Upsilon$$(2S), and $$\Upsilon$$(3S) production cross sections are measured using a data sample corresponding to an integrated luminosity of 35.8 $$\pm$$ 1.4 inverse picobarns of proton-proton collisions at $$\sqrt{s}$$ = 7 TeV, collected with the CMS detector at the LHC. The Upsilon resonances are identified through their decays to dimuons. Integrated over the $$\Upsilon$$ transverse momentum range $$p_{t}^{\Upsilon} \lt$$ 50GeV and rapidity range |$$y^\Upsilon$$| $$\lt$$ 2.4, and assuming unpolarized Upsilon production, the products of the Upsilon production cross sections and dimuon branching fractions are \begin{equation*}\sigma(pp \to \Upsilon(1S) X) . B(\Upsilon(1S) \to \mu^+ \mu^-) = (8.55 \pm 0.05^{+0.56}_{-0.50} \pm 0.34) nb,\end{equation*} \begin{equation*}\sigma(pp \to \Upsilon(2S) X) . B(\Upsilon(2S) \to \mu^+ \mu^-) = (2.21 \pm 0.03^{+0.16}_{-0.14} \pm 0.09) nb,\end{equation*} \begin{equation*}\sigma(pp \to \Upsilon(3S) X) . B(\Upsilon(3S) \to \mu^+ \mu^-) = (1.11 \pm 0.02^{+0.10}_{-0.08} \pm 0.04) nb, \end{equation*} where the first uncertainty is statistical, the second is systematic, and the third is from the uncertainty in the integrated luminosity. The differential cross sections in bins of transverse momentum and rapidity, and the cross section ratios are presented. Cross section measurements performed within a restricted muon kinematic range and not corrected for acceptance are also provided. These latter measurements are independent of Upsilon polarization assumptions. The results are compared to theoretical predictions and previous measurements.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Lab. (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Lab. (LLNL), Livermore, CA (United States); Argonne National Lab. (ANL), Argonne, IL (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
CMS Collaboration
DOE Contract Number:
AC02-07CH11359
OSTI ID:
1402851
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-13-233-CMS; CMS-BPH-11-001; CERN-PH-EP-2012-373; arXiv:1303.5900; 1225274
Journal Information:
Physics Letters. Section B, Vol. 727, Issue 1-3; ISSN 0370-2693
Publisher:
Elsevier
Country of Publication:
United States
Language:
English

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