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U.S. Department of Energy
Office of Scientific and Technical Information

Measurements of ψ(2S) and X(3872) → J/ψπ + π - production in pp collisions at $$\sqrt{s} = 8$$ TeV with the ATLAS detector

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
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Differential cross sections are presented for the prompt and non-prompt production of the hidden-charm states X(3872) and ψ(2S), in the decay mode J/ψπ+π, measured using 11.4 fb–1 of pp collisions at √s = 8 TeV by the ATLAS detector at the LHC. The ratio of cross-sections X(3872)/ψ(2S) is also given, separately for prompt and non-prompt components, as well as the non-prompt fractions of X(3872) and ψ(2S). Assuming independent single effective lifetimes for non-prompt X(3872) and ψ(2S) production gives RB = B(B→X(3872)+any)B(X(3872)→J/ψπ+π–)/B(B→ψ(2S)+any)B(ψ(2S)→J/ψπ+π–)=(3.95±0.32(stat)±0.08(sys))×10–2 separating short- and long-lived contributions, assuming that the short-lived component is due to Bc decays, gives RB = (3.57 ± 0.33(stat) ± 0.11(sys)) × 10–2, with the fraction of non-prompt X(3872) produced via Bc decays for pT(X(3872)) > 10 GeV being (25 ± 13(stat) ± 2(sys) ± 5(spin))%. The distributions of the dipion invariant mass in the X(3872) and ψ(2S) decays are also measured and compared to theoretical predictions.
Research Organization:
Harvard Univ., Cambridge, MA (United States); Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States); Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Oak Ridge, TN (United States). Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF); SLAC National Accelerator Laboratory (SLAC), Menlo Park, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC); USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
The ATLAS collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-05CH11231; AC02-76SF00515; SC0007881
OSTI ID:
1379670
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1349586
OSTI ID: 1773087
OSTI ID: 22658907
OSTI ID: 1389802
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Journal Name: Journal of High Energy Physics (Online) Journal Issue: 1 Vol. 2017; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer BerlinCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

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Study of the B − → J / ψ K − π + π − decay and measurement of the B − → X ( 3872 ) K − branching fraction journal April 2005
Measurement of upsilon production in 7 TeV p p collisions at ATLAS journal March 2013
Flavor tagged time-dependent angular analysis of the B s 0 → J / ψ ϕ decay and extraction of Δ Γ s and the weak phase ϕ s in ATLAS journal September 2014
Quantum numbers of the X ( 3872 ) state and orbital angular momentum in its ρ 0 J / ψ decay journal July 2015
Measurement of J / ψ and ψ ( 2 S ) Prompt Double-Differential Cross Sections in p p Collisions at s = 7     TeV journal May 2015
Measuring Quantum-Chromodynamic Anomalies in Hadronic Transitions between Quarkonium States journal September 1980
Observation of a Narrow Charmoniumlike State in Exclusive B ± → K ± π + π − J / ψ Decays journal December 2003
Observation of the Narrow State X ( 3872 ) → J / ψ π + π − in p ¯ p Collisions at s = 1.96     T e V journal August 2004
Observation and Properties of the X ( 3872 ) Decaying to J / ψ π + π − in p p ¯ Collisions at s = 1.96     T e V journal October 2004
Analysis of the Quantum Numbers J P C of the X (3872) Particle journal March 2007
Geant4 developments and applications journal February 2006
Color flows for the process gg→B c +c+ $$\bar b$$ journal November 2005
On the mechanisms of heavy-quarkonium hadroproduction journal December 2008
Towards the experimental clarification of quarkonium polarization journal September 2010
The ATLAS Simulation Infrastructure journal September 2010
Observation of X(3872) production in pp collisions at $\sqrt{s}=7\mbox{~TeV}$ journal May 2012
Measurement of ψ(2S) meson production in pp collisions at $\sqrt{s}=7\ \mbox{TeV}$ journal August 2012
Measurement of $$\psi {(2S)} $$ ψ ( 2 S ) polarisation in $$pp$$ p p collisions at $$\sqrt{s}$$ s = 7 TeV journal May 2014
Prompt charmonia production and polarization at LHC in the NRQCD with $$k_T$$ k T -factorization. Part I: $$\psi (2S)$$ ψ ( 2 S ) meson journal September 2015
Measurement of the differential cross-sections of prompt and non-prompt production of $$J/\psi $$ J / ψ and $$\psi (2\mathrm {S})$$ ψ ( 2 S ) in pp collisions at $$\sqrt{s} = 7$$ s = 7 and 8 TeV with the ATLAS detector journal May 2016
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Production of X ( 3872 ) accompanied by a soft pion at hadron colliders journal November 2019
Estimates of the X ( 3872 ) cross section at a hadron collider journal November 2019
Are there any challenges in the charmonia production and polarization at the LHC? journal December 2019
Study of the X ± ( 5568 ) state with semileptonic decays of the B s 0 meson journal May 2018
Deciphering the X ( 3872 ) via its Polarization in Prompt Production at the CERN LHC journal July 2019
Nonstandard heavy mesons and baryons: Experimental evidence journal February 2018
Deciphering the $X(3872)$ via its polarization in prompt production at the CERN LHC text January 2019


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