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Journal Article PUBDB-2023-00858
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Observation of triple J/$\psi$ meson production in proton-proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV

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2023
Nature Publishing Group Basingstoke

Nature physics 19(3), 338 - 350 () [10.1038/s41567-022-01838-y]
 GO

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Report No.: CERN-EP-2021-215; CMS-BPH-21-004; arXiv:2111.05370

Abstract: Protons consist of three valence quarks, two up-quarks and one down-quark, held together by gluons and a sea of quark-antiquark pairs. Collectively, quarks and gluons are referred to as partons. In a proton-proton collision, typically only one parton of each proton undergoes a hard scattering - referred to as single-parton scattering - leaving the remainder of each proton only slightly disturbed. Here, we report the study of double- and triple-parton scatterings through the simultaneous production of three J/$\psi$ mesons, which consist of a charm quark-antiquark pair, in proton-proton collisions recorded with the CMS experiment at the Large Hadron Collider. We observed this process - reconstructed through the decays of J/$\psi$ mesons into pairs of oppositely charged muons - with a statistical significance above five standard deviations. We measured the inclusive fiducial cross section to be 272 $^{+141}_{-104}$ (stat) $\pm$ 17 (syst) fb, and compared it to theoretical expectations for triple-J/$\psi$ meson production in single-, double- and triple-parton scattering scenarios. Assuming factorization of multiple hard-scattering probabilities in terms of single-parton scattering cross sections, double- and triple-parton scattering are the dominant contributions for the measured process.

Keyword(s): meson, production ; p p, scattering ; quark antiquark, pair ; quark, valence ; quark antiquark, sea ; parton ; hard scattering ; gluon ; muon ; factorization ; CERN LHC Coll ; statistical ; charm ; CMS ; TeV

Classification:

Note: Replaced with the published version. Added the DOI. All the figures and tables can be found at http://cms-results.web.cern.ch/cms-results/public-results/publications/BPH-21-004 (CMS Public Pages)
Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. HIDSS-0002 - DASHH: Data Science in Hamburg - Helmholtz Graduate School for the Structure of Matter (2019_IVF-HIDSS-0002) (2019_IVF-HIDSS-0002)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2023
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Medline ; Creative Commons Attribution CC BY 4.0 ; OpenAccess ; Clarivate Analytics Master Journal List ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; Ebsco Academic Search ; IF >= 15 ; JCR ; NationallizenzNationallizenz ; SCOPUS ; Web of Science Core Collection
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Publisher Correction: Observation of triple J/ψ meson production in proton-proton collisions
Nature physics 20(2), 332 - 332 () [10.1038/s41567-023-02368-x]  GO OpenAccess  Download fulltext Files  Download fulltextFulltext Download fulltextFulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Observation of triple J/$\psi$ meson production in proton-proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV
1-34 () [10.3204/PUBDB-2021-04807]  GO OpenAccess  Download fulltext Files  Download fulltextFulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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