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
M. Aaboud
,
Z. Barnovska-Blenessy
(1)
,
N. Berger
(1)
,
M. Delmastro
(1)
,
L. Di Ciaccio
(1)
,
S. Elles
(1)
,
K. Grevtsov
(1)
,
T. Guillemin
(1)
,
T. Hryn’ova
(1)
,
S. Jézéquel
(1)
,
I. Koletsou
(1)
,
R. Lafaye
(1)
,
Jérémy Lévêque
(1)
,
P. Mastrandea
(1)
,
E. Sauvan
(1)
,
B.H. Smart
(1)
,
T. Todorov
(1)
,
I. Wingerter-Seez
(1)
,
E. Yatsenko
(1)
,
S. Albrand
(2)
,
S. Berlendis
(2)
,
A. Bethani
(2)
,
C. Camincher
(2)
,
J. Collot
(2)
,
S. Crépé-Renaudin
(2)
,
P.A. Delsart
(2)
,
C. Gabaldon
(2)
,
M.H. Genest
(2)
,
P.O.J. Gradin
(2)
,
J.Y. Hostachy
(2)
,
F. Ledroit-Guillon
(2)
,
A. Lleres
(2)
,
A. Lucotte
(2)
,
F. Malek
(2)
,
E. Petit
(2)
,
J. Stark
(2)
,
B. Trocmé
(2)
,
M. Wu
(2)
,
G. Rahal
(3)
,
M.K. Ayoub
(4)
,
A. Bassalat
(4)
,
S. Binet
,
C. Becot
,
C. Bourdarios
(4)
,
J.B. de Vivie de Regie
(4)
,
D. Delgove
(4)
,
L. Duflot
(4)
,
M. Escalier
(4)
,
L. Fayard
(4)
,
D. Fournier
(4)
,
E.L. Gkougkousis
(4)
,
J.-F. Grivaz
(4)
,
F. Hariri
(4)
,
S. Henrot-Versille
(4)
,
J. Hrivnac
(4)
,
L. Iconomidou-Fayard
(4)
,
M. Kado
(4)
,
A. Lounis
(4)
,
N. Makovec
(4)
,
N. Morange
(4)
,
C. Nellist
(4)
,
P. Petroff
(4)
,
L. Poggioli
(4)
,
P. Puzo
(4)
,
A. Renaud
,
G. Rybkin
(4)
,
D. Rousseau
(4)
,
A.C. Schaffer
(4)
,
L. Serin
(4)
,
E. Scifo
(4)
,
S. Simion
(4)
,
R. Tanaka
(4)
,
D. Zerwas
(4)
,
Zhongkai Zhang
(4)
,
Y. Zhao
(4)
,
G. Aad
(5)
,
M. Alstaty
(5)
,
M. Barbero
(5)
,
A. Calandri
(5)
,
T.P. Calvet
(5)
,
Y. Coadou
(5)
,
C. Diaconu
(5)
,
F. Djama
(5)
,
V. Ellajosyula
(5)
,
L. Feligioni
(5)
,
A. Hadef
(5)
,
G.D. Hallewell
(5)
,
F. Hubaut
(5)
,
S.J. Kahn
(5)
,
E. B. F. G. Knoops
(5)
,
E. Le Guirriec
(5)
,
J. Liu
(5)
,
K. Liu
(5)
,
D. Madaffari
(5)
,
E. Monnier
(5)
,
S. Muanza
(5)
,
E. Nagy
(5)
,
P. Pralavorio
(5)
,
Y. Rodina
(5)
,
A. Rozanov
(5)
,
M. Talby
(5)
,
T. Theveneaux-Pelzer
(5)
,
R.E. Ticse Torres
(5)
,
S. Tisserant
(5)
,
J. Toth
(5)
,
F. Touchard
(5)
,
L. Vacavant
(5)
,
D. Boumediene
(6)
,
E. Busato
(6)
,
D. Calvet
(6)
,
S. Calvet
(6)
,
A.R. Chomont
(6)
,
J. Donini
(6)
,
Ph. Gris
(6)
,
R. Madar
(6)
,
D. Pallin
(6)
,
S.M. Romano Saez
(6)
,
C. Santoni
(6)
,
D. Simon
(6)
,
F. Vazeille
(6)
1
LAPP -
Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
2 LPSC - Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
3 CC-IN2P3 - Centre de Calcul de l'IN2P3
4 LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire
5 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
6 LPC - Laboratoire de Physique Corpusculaire - Clermont-Ferrand
2 LPSC - Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
3 CC-IN2P3 - Centre de Calcul de l'IN2P3
4 LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire
5 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
6 LPC - Laboratoire de Physique Corpusculaire - Clermont-Ferrand
M. Aaboud
- Fonction : Auteur
N. Berger
- Fonction : Auteur
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- IdHAL : nicolas-berger
T. Hryn’ova
- Fonction : Auteur
- PersonId : 178920
- IdHAL : thrynova
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- IdRef : 253167418
S. Jézéquel
- Fonction : Auteur
- PersonId : 739301
- IdHAL : stephane-jezequel
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- IdRef : 074440926
S. Crépé-Renaudin
- Fonction : Auteur
- PersonId : 742348
- IdHAL : sabine-crepe
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- IdRef : 118947249
M.H. Genest
- Fonction : Auteur
- PersonId : 735684
- IdHAL : marie-helene-genest
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- IdRef : 191694142
J.Y. Hostachy
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1477266
F. Ledroit-Guillon
- Fonction : Auteur
- PersonId : 738735
- IdHAL : fabienne-ledroit
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- IdRef : 137343809
F. Malek
- Fonction : Auteur
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- IdRef : 084171219
B. Trocmé
- Fonction : Auteur
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S. Binet
- Fonction : Auteur
C. Becot
- Fonction : Auteur
J.B. de Vivie de Regie
- Fonction : Auteur
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S. Henrot-Versille
- Fonction : Auteur
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A. Renaud
- Fonction : Auteur
D. Rousseau
- Fonction : Auteur
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- IdHAL : david-rousseau
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- IdRef : 140465774
G. Aad
- Fonction : Auteur
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Y. Coadou
- Fonction : Auteur
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E. Monnier
- Fonction : Auteur
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D. Calvet
- Fonction : Auteur
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S. Calvet
- Fonction : Auteur
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Résumé
Differential cross sections are presented for the prompt and non-prompt production of the hidden-charm states $X(3872)$ and $\psi(2S)$, in the decay mode $J/\psi \pi^+\pi^-$, 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 $X(3872)/\psi(2S)$ is also given, separately for prompt and non-prompt components, as well as the non-prompt fractions of $X(3872)$ and $\psi(2S)$. Assuming independent single effective lifetimes for non-prompt $X(3872)$ and $\psi(2S)$ production gives $R_B = \frac{\mathcal{B}(B \rightarrow X(3872)\textrm{ + any}) \mathcal{B}(X(3872 \rightarrow J/\psi\pi^+\pi^-)}{\mathcal{B}(B \rightarrow \psi(2S)\textrm{ + any}) \mathcal{B}(\psi(2S) \rightarrow J/\psi\pi^+\pi^-)} = (3.95 \pm 0.32 \mathrm{(stat)} \pm 0.08\mathrm{(sys)}) \times 10^{-2}$, while separating short- and long-lived contributions, assuming that the short-lived component is due to $B_c$ decays, gives $R_B = (3.57 \pm 0.33\mathrm{(stat)} \pm 0.11\mathrm{(sys)}) \times 10^{-2}$, with the fraction of non-prompt $X(3872)$ produced via $B_c$ decays for $p_\mathrm{T}(X(3872)) > 10$ GeV being $(25 \pm 13\mathrm{(stat)} \pm 2\mathrm{(sys)} \pm 5\mathrm{(spin)})\%$. The distributions of the dipion invariant mass in the $X(3872)$ and $\psi(2S)$ decays are also measured and compared to theoretical predictions.