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Title: Measurement of the Cross Sections of Ξ c 0 and Ξ c + Baryons and of the Branching-Fraction Ratio BR ( Ξ c 0 Ξ e + ν e ) / BR ( Ξ c 0 Ξ π + ) in p p Collisions at s = 13 TeV

Journal Article · · Physical Review Letters
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The pT-differential cross sections of prompt charm-strange baryons $$Ξ_{c}^{0}$$ and $$Ξ_{c}^{+}$$ were measured at midrapidity (|y|<0.5) in proton-proton (pp) collisions at a center-of-mass energy $$\sqrt{s}$$ = 13 TeV with the ALICE detector at the LHC. The $$Ξ_{c}^{0}$$ baryon was reconstructed via both the semileptonic decay $$(Ξ^–e^+ν_e)$$ and the hadronic decay $(Ξ^–π^+)$ channels. The $$Ξ_{c}^{0}$$ baryon was reconstructed via the hadronic decay $(Ξ^–π^+π^+)$ channel. The branching-fraction ratio $$BR(Ξ_{c}^{0} → Ξ^–e^+νe)/BR(Ξ_{c}^{0} → Ξ^–π^+)$$ =1.38 ± 0.14(stat) ± 0.22(syst) was measured with a total uncertainty reduced by a factor of about 3 with respect to the current world average reported by the Particle Data Group. The transverse momentum (pT) dependence of the $$Ξ_{c}^{0}$$ and $$Ξ_{c}^{+}$$-baryon production relative to the D0 meson and to the $$Σ^{0,+,++}_{c}$$- and $$Λ^{+}_{c}$$-baryon production are reported. The baryon-to-meson ratio increases toward low pT up to a value of approximately 0.3. The measurements are compared with various models that take different hadronization mechanisms into consideration. The results provide stringent constraints to these theoretical calculations and additional evidence that different processes are involved in charm hadronization in electron-positron (e+e) and hadronic collisions.

Research Organization:
Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Oak Ridge, TN (United States); Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States); Univ. of Tennessee, Knoxville, TN (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), Nuclear Physics (NP); USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
Large Ion Collider Experiment Collaboration
Grant/Contract Number:
AC05-00OR22725; AC02-05CH11231; FG02-96ER40982
OSTI ID:
1837613
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1885258; OSTI ID: 1898382; OSTI ID: 2007940
Journal Information:
Physical Review Letters, Journal Name: Physical Review Letters Vol. 127 Journal Issue: 27; ISSN 0031-9007
Publisher:
American Physical SocietyCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (46)

SVD approach to data unfolding
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Performance of the ALICE experiment at the CERN LHC journal September 2014
Theoretical predictions for charm and bottom production at the LHC journal October 2012
Study of heavy meson production in p–Pb collisions at S = 5.02 TeV in the general-mass variable-flavour-number scheme journal December 2017
Fragmentation fractions of $$c$$ c and $$b$$ b quarks into charmed hadrons at LEP journal January 2015
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Inclusive J/ψ production at mid-rapidity in pp collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 5.02 TeV journal October 2019
Charmed hadrons from coalescence plus fragmentation in relativistic nucleus-nucleus collisions at RHIC and LHC journal April 2018
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First Observation of Ξ c + Ξ 0 e + ν e and an Estimate of the Ξ c + Ξ c 0 Lifetime Ratio journal November 1995
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Revisiting the D-meson hadroproduction in general-mass variable flavour number scheme journal May 2018
Measurement of electrons from semileptonic heavy-flavour hadron decays at midrapidity in pp and Pb–Pb collisions at s NN = 5.02 TeV journal May 2020
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Measurement of the <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"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> cross section and the <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"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>Λ</mml:mi><mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> to <mml:math altimg="si3.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"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Λ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math> ratio with <mml:math altimg="si4.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"><mml:mi mathvariant="normal">J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi><mml:mi>Λ</mml:mi></mml:math> decays in pp collisions at <mml:math altimg="si5.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"><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mtext> TeV</mml:mtext></mml:math> journal August 2012
Measurement of $${{\mathrm{D}}^0}$$, $${{\mathrm{D}}^+}$$, $${{\mathrm{D}}^{*+}}$$ and $${{\mathrm{D}}^+_{\mathrm{s}}}$$ production in pp collisions at $${\sqrt{{\textit{s}}}~=~5.02~{\text {TeV}}}$$ with ALICE journal May 2019
Λ c + Production and Baryon-to-Meson Ratios in p p and p -Pb Collisions at s NN = 5.02 TeV at the LHC journal November 2021
New feature of low $$p_{T}$$ p T charm quark hadronization in pp collisions at $$\sqrt{s}=7$$ s = 7 TeV journal April 2018
Nuclear modification factor of D 0 mesons in PbPb collisions at s NN = 5.02 TeV journal July 2018
Λ c ± production in p p collisions with a new fragmentation function journal June 2020
Inclusive production of the charmed baryon Λ c + from e + e annihilations at s = 10.55 GeV journal June 1991
First measurement of Ξ c 0 production in pp collisions at s = 7  TeV journal June 2018
Review of Particle Physics journal August 2020
Measurement of the B s 0 Production Cross Section with B s 0 J / ψ ϕ Decays in p p Collisions at s = 7 TeV journal September 2011
Determination of the event collision time with the ALICE detector at the LHC journal February 2017
Production of Λ c + baryons in proton-proton and lead-lead collisions at s NN = 5.02 TeV journal April 2020
Standalone First Level Event Selection Package for the CBM Experiment journal October 2013
Measurement of the B 0 Production Cross Section in p p Collisions at s = 7 TeV journal June 2011
Measurement of beauty and charm production in pp collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 5.02 TeV via non-prompt and prompt D mesons journal May 2021
Measurement of D-meson production at mid-rapidity in pp collisions at $${\sqrt{s}=7}$$ s = 7  TeV journal August 2017
An introduction to PYTHIA 8.2 journal June 2015
Charmed-baryon spectroscopy from lattice QCD with N f = 2 + 1 + 1 flavors journal November 2012
Heavy particle production in high-energy hadron collisions journal January 1986
Charm hadrons in pp collisions at LHC energy within a coalescence plus fragmentation approach journal October 2021
Centrality and transverse momentum dependence of inclusive J/ψ production at midrapidity in Pb–Pb collisions at s NN = 5.02 TeV journal June 2020
Observation of the charmed baryon Λc in e+e− annihilation at 10 GeV journal June 1988
Multiplicity dependence of (multi-)strange hadron production in proton-proton collisions at $$\sqrt{s}$$s = 13 TeV journal February 2020
First measurements of absolute branching fractions of the Ξ c + baryon at Belle journal August 2019