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Office of Scientific and Technical Information

Title: Observation of a multiplicity dependence in the $$\mathcal{p}_T$$-differential charm baryon-to-meson ratios in proton–proton collisions at $$\sqrt{s}$$ = 13 TeV

Journal Article · · Physics Letters. B
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  1. Homi Bhabha National Institute, Kolkata (India); ALICE Collaboration. et al.

The production of prompt D0, D$$^+_s$$, and Λ$$^+_c$$ hadrons, and their ratios, D$$^+_s$$/D0 and Λ$$^+_c$$/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 (pT) in intervals of charged-particle multiplicity, measured with two multiplicity estimators covering different pseudorapidity regions. While the strange to non-strange D$$^+_s$$/D0 ratio indicates no significant multiplicity dependence, the baryon-to-meson pT-differential Λ$$^+_c$$/D0 ratio shows a multiplicity-dependent enhancement, with a significance of 5.3σ for 1 < pT < 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 Λ$$^+_c$$/D0 ratios as a function of pT present a similar shape and magnitude as the Λ/K$$^0_s$$ ratios in comparable multiplicity intervals, suggesting a potential common mechanism for light- and charm-hadron formation, with analogous multiplicity dependence. The pT-integrated ratios, extrapolated down to pT = 0, do not show a significant dependence on multiplicity within the uncertainties.

Research Organization:
Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Oak Ridge, TN (United States); Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), Nuclear Physics (NP)
Contributing Organization:
ALICE Collaboration
Grant/Contract Number:
AC05-00OR22725; AC02-05CH11231
OSTI ID:
1883701
Journal Information:
Physics Letters. B, Journal Name: Physics Letters. B Journal Issue: 1 Vol. 829; ISSN 0370-2693
Publisher:
ElsevierCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (35)

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Λ c + production in Pb–Pb collisions at s NN = 5.02 TeV journal June 2019
Charm-baryon production in proton-proton collisions journal August 2019
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Charged-particle multiplicity dependence of charm-baryon-to-meson ratio in high-energy proton-proton collisions journal April 2021
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Measurement of b hadron fractions in 13 TeV p p collisions journal August 2019
Λ c ± production in p p collisions with a new fragmentation function journal June 2020
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Spectroscopy and Regge trajectories of heavy baryons in the relativistic quark-diquark picture journal July 2011
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K S 0 and Λ Production in Pb-Pb Collisions at s N N = 2.76     TeV journal November 2013
Observation of Ds±/D0 Enhancement in Au+Au Collisions at sNN=200  GeV journal August 2021
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
Inclusive charmed-meson production at the CERN LHC journal July 2012
Tuning PYTHIA 8.1: the Monash 2013 tune journal August 2014
Fragmentation fractions of $$c$$ c and $$b$$ b quarks into charmed hadrons at LEP journal January 2015
Heavy-flavour and quarkonium production in the LHC era: from proton–proton to heavy-ion collisions journal February 2016
Herwig 7.0/Herwig++ 3.0 release note journal April 2016
Combined analysis of charm-quark fragmentation-fraction measurements journal July 2016
Charged-particle multiplicities in proton–proton collisions at $$\sqrt{s} = 0.9$$ s = 0.9 to 8 TeV journal January 2017
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
Charged-particle production as a function of multiplicity and transverse spherocity in pp collisions at $$ \sqrt{\mathbf{s}} =\mathbf{5.02}$$s=5.02 and 13 TeV journal October 2019
Multiplicity dependence of (multi-)strange hadron production in proton-proton collisions at $$\sqrt{s}$$s = 13 TeV journal February 2020
Multiplicity dependence of $$\pi $$, K, and p production in pp collisions at $$\sqrt{s} = 13$$ TeV journal August 2020
Pseudorapidity distributions of charged particles as a function of mid- and forward rapidity multiplicities in pp collisions at $$\sqrt{s}$$ = 5.02, 7 and 13 TeV journal July 2021
Collinear subtractions in hadroproduction of heavy quarks journal May 2005
Factorization Of Hard Processes In QCD book July 1989
Heavy Ion Collisions: The Big Picture and the Big Questions journal October 2018
Coalescence Models for Hadron Formation from Quark-Gluon Plasma journal November 2008