Report/Journal Article PUBDB-2017-00947

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Measurements of $\psi(2S)$ and $X(3872) \to J/\psi\pi^+\pi^-$ production in $pp$ collisions at $\sqrt{s} =$ 8 TeV with the ATLAS detector

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2017
Springer Berlin

Journal of high energy physics 1701(01), 117 () [10.1007/JHEP01(2017)117]
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Report No.: CERN-EP-2016-193; arXiv:1610.09303

Abstract: 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 $ \sqrt{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 $ {R}_B=\frac{\mathrm{\mathcal{B}}\left(B\to X(3872)+\mathrm{any}\right)\mathrm{\mathcal{B}}\left(X(3872)\to J/\psi {\pi}^{+}{\pi}^{-}\right)}{\mathrm{\mathcal{B}}\left(B\to \psi (2S)+\mathrm{any}\right)\mathrm{\mathcal{B}}\left(\psi (2S)\to J/\psi {\pi}^{+}{\pi}^{-}\right)}=\left(3.95\pm 0.32\left(\mathrm{s}\mathrm{tat}\right)\pm 0.08\left(\mathrm{s}\mathrm{y}\mathrm{s}\right)\right)\times {10}^{-2} $ separating short- and long-lived contributions, assuming that the short-lived component is due to B$_{c}$ decays, gives R$_{B}$ = (3.57 ± 0.33(stat) ± 0.11(sys)) × 10$^{−2}$, with the fraction of non-prompt X(3872) produced via B$_{c}$ decays for p$_{T}$(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.

Keyword(s): p p: scattering ; p p: colliding beams ; B: hadronic decay ; cross section: ratio: measured ; X(3872): hadronic decay ; psi(3685): hadronic decay ; pi: pair production ; mass spectrum: (pi+ pi-) ; X(3872): transverse momentum ; ATLAS ; differential cross section: measured ; CERN LHC Coll ; decay modes ; long-lived ; lifetime ; spin: alignment ; experimental results ; X(3872) --> J/psi(3100) pi+ pi- ; psi(3685) --> J/psi(3100) pi+ pi- ; 8000 GeV-cms

Classification:

Note: 42 pages in total, author list starting page 26, 10 figures, 8 tables. Submitted to JHEP. All figures including auxiliary figures are available at http://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/BPHY-2015-03/ Received: October 31, 2016 / Accepted: January 16, 2017/ Published: 26 January 2017

Contributing Institute(s):
  1. LHC/ATLAS Experiment (ATLAS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF3-611) (POF3-611)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

Appears in the scientific report 2017
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