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Journal Article PUBDB-2020-03488
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Study of central exclusive $\pi^+\pi^-$ production in proton-proton collisions at $\sqrt{s} =$ 5.02 and 13 TeV

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2020
Springer Heidelberg

The European physical journal / C 80(8), 718 () [10.1140/epjc/s10052-020-8166-5]
 GO

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Report No.: CERN-EP-2020-005; CMS-FSQ-16-006; arXiv:2003.02811

Abstract: Central exclusive and semiexclusive production of $\pi^+\pi^-$ pairs is measured with the CMS detector in proton-proton collisions at the LHC at center-of-mass energies of 5.02 and 13TeV. The theoretical description of these nonperturbative processes, which have not yet been measured in detail at the LHC, poses a significant challenge to models. The two pions are measured and identified in the CMS silicon tracker based on specific energy loss, whereas the absence of other particles is ensured by calorimeter information. The total and differential cross sections of exclusive and semiexclusive central $\pi^+\pi^-$ production are measured as functions of invariant mass, transverse momentum, and rapidity of the $\pi^+\pi^-$ system in the fiducial region defined as transverse momentum $P_T(\pi)$ > 0.2 GeV and pseudorapidity $|η(π)|$ < 2.4. The production cross sections for the four resonant channels $f_0$(500), $ρ^0$(770), $f_0$(980), and $f_2$(1270) are extracted using a simple model. These results represent the first measurement of this process at the LHC collision energies of 5.02 and 13TeV.

Keyword(s): p p: scattering ; p p: colliding beams ; pi: pair production ; pi: particle identification ; CERN LHC Coll ; transverse momentum dependence ; rapidity dependence ; mass dependence ; mass spectrum: (pi+ pi-) ; CMS ; differential cross section: measured ; total cross section: measured ; f0(600) ; rho(770) ; f0(980) ; f2(1270) ; pi: exclusive production ; tracking detector ; nonperturbative ; calorimeter ; energy loss ; two-pion ; silicon ; experimental results ; 5020 GeV-cms ; 13000 GeV-cms

Classification:
Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF3-611) (POF3-611)
  2. DFG project 390833306 - EXC 2121: Quantum Universe (390833306) (390833306)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2020
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