Measurement of the ηc(1 S) production cross-section in p p collisions at √s=13TeV

Aaij, R.; Beteta, C. A.; Ackernley, T.; Adeva, B.; Adinolfi, M.; Afsharnia, H.; Aidala, C. A.; Aiola, S.; Ajaltouni, Z.; Akar, S.; Albicocco, P.; Albrecht, J.; Alessio, F.; Alexander, M.; Albero, A. A.; Alkhazov, G.; Cartelle, P. A.; Alves, A. A.; Amato, S.; Amhis, Y.; An, L.; Anderlini, L.; Andreassi, G.; Andreotti, M.; Archilli, F.; D'Argent, P.; Romeu, J. A.; Artamonov, A.; Artuso, M.; Arzymatov, K.; Aslanides, E.; Atzeni, M.; Audurier, B.; Bachmann, S.; Back, J. J.; Baker, S.; Balagura, V.; Baldini, W.; Baranov, A.; Barlow, R. J.; Barsuk, S.; Barter, W.; Bartolini, M.; Baryshnikov, F.; Bassi, G.; Batozskaya, V.; Batsukh, B.; Battig, A.; Battista, V.; Bay, A.; Becker, M.; Bedeschi, F.; Bediaga, I.; Beiter, A.; Bel, L. J.; Belavin, V.; Belin, S.; Beliy, N.; Bellee, V.; Belous, K.; Belyaev, I.; Ben-Haim, E.; Bencivenni, G.; Benson, S.; Beranek, S.; Berezhnoy, A.; Bernet, R.; Berninghoff, D.; Bernstein, H. C.; Bertholet, E.; Bertolin, A.; Betancourt, C.; Betti, F.; Bettler, M. O.; Beuzekom, M.; Bezshyiko, I.; Bhasin, S.; Bhom, J.; Bieker, M. S.; Bifani, S.; Billoir, P.; Birnkraut, A.; Bizzeti, A.; Bjorn, M.; Blago, M. P.; Blake, T.; Blanc, F.; Blusk, S.; Bobulska, D.; Bocci, V.; Garcia, O. B.; Boettcher, T.; Boldyrev, A.; Bondar, A.; Bondar, N.; Borghi, S.; Borisyak, M.; Borsato, M.; Borsuk, J. T.; Boubdir, M.; Bowcock, T. J. V.; Bozzi, C.; Braun, S.; Rodriguez, A. B.; Brodski, M.; Brodzicka, J.; Gonzalo, A. B.; Brundu, D.; Buchanan, E.; Buonaura, A.; Burr, C.; Bursche, A.; Butter, J. S.; Buytaert, J.; Byczynski, W.; Cadeddu, S.; Cai, H.; Calabrese, R.; Cali, S.; Calladine, R.; Calvi, M.; Gomez, M. C.; Camboni, A.; Campana, P.; Perez, D. H. C.; Capriotti, L.; Carbone, A.; Carboni, G.; Cardinale, R.; Cardini, A.; Carniti, P.; Akiba, K. C.; Vidal, A. C.; Casse, G.; Cattaneo, M.; Cavallero, G.; Cenci, R.; Cerasoli, J.; Chapman, M. G.; Charles, M.; Charpentier, P.; Chatzikonstantinidis, G.; Chefdeville, M.; Chekalina, V.; Chen, C.; Chen, S.; Chernov, A.; Chitic, S. -G.; Chobanova, V.; Chrzaszcz, M.; Chubykin, A.; Ciambrone, P.; Cicala, M. F.; Vidal, X. C.; Ciezarek, G.; Cindolo, F.; Clarke, P. E. L.; Clemencic, M.; Cliff, H. V.; Closier, J.; Cobbledick, J. L.; Coco, V.; Coelho, J. A. B.; Cogan, J.; Cogneras, E.; Cojocariu, L.; Collins, P.; Colombo, T.; Comerma-Montells, A.; Contu, A.; Cooke, N.; Coombs, G.; Coquereau, S.; Corti, G.; Sobral, C. M. C.; Couturier, B.; Cowan, G. A.; Craik, D. C.; Crocombe, A.; Torres, M. C.; Currie, R.; D'Ambrosio, C.; Da Silva, C. L.; Dall'Occo, E.; Dalseno, J.; Danilina, A.; Davis, A.; De Aguiar Francisco, O.; De Bruyn, K.; De Capua, S.; De Cian, M.; De Miranda, J. M.; De Paula, L.; De Serio, M.; De Simone, P.; Dean, C. T.; Dean, W.; Decamp, D.; Buono, L. D.; Delaney, B.; Dembinski, H. -P.; Demmer, M.; Dendek, A.; Denysenko, V.; Derkach, D.; Deschamps, O.; Desse, F.; Dettori, F.; Dey, B.; Canto, A. D.; Nezza, P. D.; Didenko, S.; Dijkstra, H.; Dordei, F.; Dorigo, M.; Suarez, A. D.; Douglas, L.; Dovbnya, A.; Dreimanis, K.; Dudek, M. W.; Dufour, L.; Dujany, G.; Durante, P.; Durham, J. M.; Dutta, D.; Dzhelyadin, R.; Dziewiecki, M.; Dziurda, A.; Dzyuba, A.; Easo, S.; Egede, U.; Egorychev, V.; Eidelman, S.; Eisenhardt, S.; Ek-In, S.; Ekelhof, R.; Eklund, L.; Ely, S.; Ene, A.; Escher, S.; Esen, S.; Evans, T.; Falabella, A.; Fan, J.; Farley, N.; Farry, S.; Fazzini, D.; Declara, P. F.; Prieto, A. F.; Ferrari, F.; Lopes, L. F.; Rodrigues, F. F.; Sole, S. F.; Ferro-Luzzi, M.; Filippov, S.; Fini, R. A.; Fiorini, M.; Firlej, M.; Fischer, K. M.; Fitzpatrick, C.; Fiutowski, T.; Fleuret, F.; Fontana, M.; Fontanelli, F.; Forty, R.; Lima, V. F.; Sevilla, M. F.; Frank, M.; Frei, C.; Friday, D. A.; Fu, J.; Funk, W.; Feo, M.; Gabriel, E.; Torreira, A. G.; Galli, D.; Gallorini, S.; Gambetta, S.; Gan, Y.; Gandelman, M.; Gandini, P.; Gao, Y.; Martin, L. M. G.; Plana, B. G.; Rosales, F. A. G.; Pardinas, J. G.; Tico, J. G.; Garrido, L.; Gascon, D.; Gaspar, C.; Gazzoni, G.; Gerick, D.; Gersabeck, E.; Gersabeck, M.; Gershon, T.; Gerstel, D.; Ghez, P.; Gibson, V.; Gioventu, A.; Girard, O. G.; Gironell, P. G.; Giubega, L.; Giugliano, C.; Gizdov, K.; Gligorov, V. V.; Golubkov, D.; Golutvin, A.; Gomes, A.; Gorelov, I. V.; Gotti, C.; Govorkova, E.; Grabowski, J. P.; Diaz, R. G.; Grammatico, T.; Cardoso, L. A. G.; Grauges, E.; Graverini, E.; Graziani, G.; Grecu, A.; Greim, R.; Griffith, P.; Grillo, L.; Gruber, L.; Cazon, B. R. G.; Gu, C.; Guo, X.; Gushchin, E.; Guth, A.; Guz, Y.; Gys, T.; Gobel, C.; Hadavizadeh, T.; Hadjivasiliou, C.; Haefeli, G.; Haen, C.; Haines, S. C.; Hamilton, P. M.; Han, Q.; Han, X.; Hancock, T. H.; Hansmann-Menzemer, S.; Harnew, N.; Harrison, T.; Hart, R.; Hasse, C.; Hatch, M.; He, J.; Hecker, M.; Heijhoff, K.; Heinicke, K.; Heister, A.; Hennequin, A. M.; Hennessy, K.; Henry, L.; Herwijnen, E.; Heuel, J.; Hess, M.; Hicheur, A.; Charman, R. H.; Hill, D.; Hilton, M.; Hopchev, P. H.; Hu, J.; Hu, W.; Huang, W.; Huard, Z. C.; Hulsbergen, W.; Humair, T.; Hunter, R. J.; Hushchyn, M.; Hutchcroft, D.; Hynds, D.; Ibis, P.; Idzik, M.; Ilten, P.; Inglessi, A.; Inyakin, A.; Ivshin, K.; Jacobsson, R.; Jakobsen, S.; Jalocha, J.; Jans, E.; Jashal, B. K.; Jawahery, A.; Jevtic, V.; Jiang, F.; John, M.; Johnson, D.; Jones, C. R.; Jost, B.; Jurik, N.; Kandybei, S.; Karacson, M.; Kariuki, J. M.; Karodia, S.; Kazeev, N.; Kecke, M.; Keizer, F.; Kelsey, M.; Kenzie, M.; Ketel, T.; Khanji, B.; Kharisova, A.; Khurewathanakul, C.; Kim, K. E.; Kirn, T.; Kirsebom, V. S.; Klaver, S.; Klimaszewski, K.; Koliiev, S.; Kondybayeva, A.; Konoplyannikov, A.; Kopciewicz, P.; Kopecna, R.; Koppenburg, P.; Kostiuk, I.; Kot, O.; Kotriakhova, S.; Kozeiha, M.; Kravchuk, L.; Krawczyk, R. D.; Kreps, M.; Kress, F.; Kretzschmar, S.; Krokovny, P.; Krupa, W.; Krzemien, W.; Kucewicz, W.; Kucharczyk, M.; Kudryavtsev, V.; Kuindersma, H. S.; Kunde, G. J.; Kuonen, A. K.; Kvaratskheliya, T.; Lacarrere, D.; Lafferty, G.; Lai, A.; Lancierini, D.; Lane, J. J.; Lanfranchi, G.; Langenbruch, C.; Latham, T.; Lazzari, F.; Lazzeroni, C.; Gac, R. L.; Leflat, A.; Lefevre, R.; Lemaitre, F.; Leroy, O.; Lesiak, T.; Leverington, B.; Li, H.; P. -R., Li; Li, X.; Li, Y.; Li, Z.; Liang, X.; Lindner, R.; Ling, P.; Lionetto, F.; Lisovskyi, V.; Liu, G.; Liu, X.; Loh, D.; Loi, A.; Castro, J. L.; Longstaff, I.; Lopes, J. H.; Loustau, G.; Lovell, G. H.; Lucchesi, D.; Martinez, M. L.; Luo, Y.; Lupato, A.; Luppi, E.; Lupton, O.; Lusiani, A.; Lyu, X.; Ma, R.; Maccolini, S.; Machefert, F.; Maciuc, F.; Macko, V.; Mackowiak, P.; Maddrell-Mander, S.; Mohan, L. R. M.; Maev, O.; Maevskiy, A.; Maguire, K.; Maisuzenko, D.; Majewski, M. W.; Malde, S.; Malecki, B.; Malinin, A.; Maltsev, T.; Malygina, H.; Manca, G.; Mancinelli, G.; Escalero, R. M.; Manuzzi, D.; Marangotto, D.; Maratas, J.; Marchand, J. F.; Marconi, U.; Mariani, S.; Benito, C. M.; Marinangeli, M.; Marino, P.; Marks, J.; Marshall, P. J.; Martellotti, G.; Martinazzoli, L.; Martinelli, M.; Santos, D. M.; Vidal, F. M.; Massafferri, A.; Materok, M.; Matev, R.; Mathad, A.; Mathe, Z.; Matiunin, V.; Matteuzzi, C.; Mattioli, K. R.; Mauri, A.; Maurice, E.; Mccann, M.; Mcconnell, L.; Mcnab, A.; Mcnulty, R.; Mead, J. V.; Meadows, B.; Meaux, C.; Meinert, N.; Melnychuk, D.; Meloni, S.; Merk, M.; Merli, A.; Michielin, E.; Milanes, D. A.; Millard, E.; Minard, M. -N.; Mineev, O.; Minzoni, L.; Mitchell, S. E.; Mitreska, B.; Mitzel, D. S.; Mogini, A.; Moise, R. D.; Mombacher, T.; Monroy, I. A.; Monteil, S.; Morandin, M.; Morello, G.; Morello, M. J.; Moron, J.; Morris, A. B.; Morris, A. G.; Mountain, R.; Mu, H.; Muheim, F.; Mukherjee, M.; Mulder, M.; Murphy, C. H.; Murray, D.; Muzzetto, P.; Modden, A.; Muller, D.; Muller, J.; Muller, K.; Muller, V.; Naik, P.; Nakada, T.; Nandakumar, R.; Nandi, A.; Nanut, T.; Nasteva, I.; Needham, M.; Neri, N.; Neubert, S.; Neufeld, N.; Newcombe, R.; Nguyen, T. D.; Nguyen-Mau, C.; Niel, E. M.; Nieswand, S.; Nikitin, N.; Nolte, N. S.; O'Hanlon, D. P.; Oblakowska-Mucha, A.; Obraztsov, V.; Ogilvy, S.; Oldeman, R.; Onderwater, C. J. G.; Osborn, J. D.; Ossowska, A.; Goicochea, J. M. O.; Ovsiannikova, T.; Owen, P.; Oyanguren, A.; Pais, P. R.; Pajero, T.; Palano, A.; Palutan, M.; Panshin, G.; Papanestis, A.; Pappagallo, M.; Pappalardo, L. L.; Parker, W.; Parkes, C.; Passaleva, G.; Pastore, A.; Patel, M.; Patrignani, C.; Pearce, A.; Pellegrino, A.; Penso, G.; Altarelli, M. P.; Perazzini, S.; Pereima, D.; Perret, P.; Pescatore, L.; Petridis, K.; Petrolini, A.; Petrov, A.; Petrucci, S.; Petruzzo, M.; Pietrzyk, B.; Pietrzyk, G.; Pikies, M.; Pili, M.; Pinci, D.; Pinzino, J.; Pisani, F.; Piucci, A.; Placinta, V.; Playfer, S.; Plews, J.; Casasus, M. P.; Polci, F.; Lener, M. P.; Poliakova, M.; Poluektov, A.; Polukhina, N.; Polyakov, I.; Polycarpo, E.; Pomery, G. J.; Ponce, S.; Popov, A.; Popov, D.; Poslavskii, S.; Prasanth, K.; Promberger, L.; Prouve, C.; Pugatch, V.; Navarro, A. P.; Pullen, H.; Punzi, G.; Qian, W.; Qin, J.; Quagliani, R.; Quintana, B.; Raab, N. V.; Rachwal, B.; Rademacker, J. H.; Rama, M.; Pernas, M. R.; Rangel, M. S.; Ratnikov, F.; Raven, G.; Salzgeber, M. R.; Reboud, M.; Redi, F.; Reichert, S.; Reis, A. C.; Reiss, F.; Alepuz, C. R.; Ren, Z.; Renaudin, V.; Ricciardi, S.; Richards, S.; Rinnert, K.; Robbe, P.; Robert, A.; Rodrigues, A. B.; Rodrigues, E.; Lopez, J. A. R.; Roehrken, M.; Roiser, S.; Rollings, A.; Romanovskiy, V.; Lamas, M. R.; Vidal, A. R.; Roth, J. D.; Rotondo, M.; Rudolph, M. S.; Ruf, T.; Vidal, J. R.; Ryzka, J.; Silva, J. J. S.; Sagidova, N.; Saitta, B.; Gras, C. S.; Mayordomo, C. S.; Sedes, B. S.; Santacesaria, R.; Rios, C. S.; Santimaria, M.; Santovetti, E.; Sarpis, G.; Sarti, A.; Satriano, C.; Satta, A.; Saur, M.; Savrina, D.; Smead, L. G. S.; Schael, S.; Schellenberg, M.; Schiller, M.; Schindler, H.; Schmelling, M.; Schmelzer, T.; Schmidt, B.; Schneider, O.; Schopper, A.; Schreiner, H. F.; Schubiger, M.; Schulte, S.; Schune, M. H.; Schwemmer, R.; Sciascia, B.; Sciubba, A.; Sellam, S.; Semennikov, A.; Sergi, A.; Serra, N.; Serrano, J.; Sestini, L.; Seuthe, A.; Seyfert, P.; Shangase, D. M.; Shapkin, M.; Shears, T.; Shekhtman, L.; Shevchenko, V.; Shmanin, E.; Shupperd, J. D.; Siddi, B. G.; Coutinho, R. S.; de Oliveira, L. S.; Simi, G.; Simone, S.; Skiba, I.; Skidmore, N.; Skwarnicki, T.; Slater, M. W.; Smeaton, J. G.; Smith, E.; Smith, I. T.; Smith, M.; Soares, M.; Lavra, L. S.; Sokoloff, M. D.; Soler, F. J. P.; De Paula, B. S.; Spaan, B.; Norella, E. S.; Spradlin, P.; Stagni, F.; Stahl, M.; Stahl, S.; Stefko, P.; Stefkova, S.; Steinkamp, O.; Stemmle, S.; Stenyakin, O.; Stepanova, M.; Stevens, H.; Stone, S.; Stracka, S.; Stramaglia, M. E.; Straticiuc, M.; Straumann, U.; Strokov, S.; Sun, J.; Sun, L.; Sun, Y.; Svihra, P.; Swientek, K.; Szabelski, A.; Szumlak, T.; Szymanski, M.; T'Jampens, S.; Taneja, S.; Tang, Z.; Tekampe, T.; Tellarini, G.; Teubert, F.; Thomas, E.; Thomson, K. A.; Tilburg, J.; Tilley, M. J.; Tisserand, V.; Tobin, M.; Tolk, S.; Tomassetti, L.; Tonelli, D.; Tou, D. Y.; Tournefier, E.; Traill, M.; Tran, M. T.; Trisovic, A.; Tsaregorodtsev, A.; Tuci, G.; Tully, A.; Tuning, N.; Ukleja, A.; Usachov, A.; Ustyuzhanin, A.; Uwer, U.; Vagner, A.; Vagnoni, V.; Valassi, A.; Valat, S.; Valenti, G.; Hecke, H. V.; Hulse, C. B. V.; Gomez, R. V.; Regueiro, P. V.; Vecchi, S.; Veghel, M.; Velthuis, J. J.; Veltri, M.; Venkateswaran, A.; Vernet, M.; Veronesi, M.; Vesterinen, M.; Barbosa, J. V. V.; Vieira, D.; Diaz, M. V.; Viemann, H.; Vilasis-Cardona, X.; Vitkovskiy, A.; Volkov, V.; Vollhardt, A.; Bruch, D. V.; Voneki, B.; Vorobyev, A.; Vorobyev, V.; Voropaev, N.; de Vries, J. A.; Sierra, C. V.; Waldi, R.; Walsh, J.; Wang, J.; Wang, J.; Wang, M.; Wang, Y.; Wang, Z.; Ward, D. R.; Wark, H. M.; Watson, N. K.; Websdale, D.; Weiden, A.; Weisser, C.; Westhenry, B. D. C.; White, D. J.; Whitehead, M.; Wiedner, D.; Wilkinson, G.; Wilkinson, M.; Williams, I.; Williams, M. R. J.; Williams, M.; Williams, T.; Wilson, F. F.; Winn, M.; Wislicki, W.; Witek, M.; Wormser, G.; Wotton, S. A.; Wu, H.; Wyllie, K.; Xiang, Z.; Xiao, D.; Xie, Y.; Xing, H.; Xu, A.; Xu, L.; Xu, M.; Xu, Q.; Xu, Z.; Xu, Z.; Yang, Z.; Yang, Z.; Yao, Y.; Yeomans, L. E.; Yin, H.; Yu, J.; Yuan, X.; Yushchenko, O.; Zarebski, K. A.; Zavertyaev, M.; Zdybal, M.; Zeng, M.; Zhang, D.; Zhang, L.; Zhang, S.; Zhang, W. C.; Zhang, Y.; Zhelezov, A.; Zheng, Y.; Zhou, X.; Zhou, Y.; Zhovkovska, V.; Zhu, X.; Zhukov, V.; Zonneveld, J. B.; Zucchelli, S.

doi:10.1140/epjc/s10052-020-7733-0

Using a data sample corresponding to an integrated luminosity of 2.0 fb-1, collected by the LHCb experiment, the production of the ηc(1 S) state in proton–proton collisions at a centre-of-mass energy of s=13TeV is studied in the rapidity range 2.0 < y< 4.5 and in the transverse momentum range 6.5<14.0GeV. The cross-section for prompt production of ηc(1 S) mesons relative to that of the J/ ψ meson is measured using the pp¯ decay mode and is found to be σηc(1S)/σJ/ψ=1.69±0.15±0.10±0.18. The quoted uncertainties are, in order, statistical, systematic and due to uncertainties on the branching fractions of the J/ψ→pp¯ and ηc→pp¯ decays. The prompt ηc(1 S) production cross-section is determined to be σηc(1S)=1.26±0.11±0.08±0.14μb, where the last uncertainty includes that on the J/ ψ meson cross-section. The ratio of the branching fractions of b-hadron decays to the ηc(1 S) and J/ ψ states is measured to be Bb→ηcX/Bb→J/ψX=0.48±0.03±0.03±0.05, where the last uncertainty is due to those on the branching fractions of the J/ψ→pp¯ and ηc→pp¯ decays. The difference between the J/ ψ and ηc(1 S) masses is also determined to be 113.0±0.7±0.1MeV, which is the most precise single measurement of this quantity to date.