Inclusive quarkonium production in pp collisions at $$\sqrt{s}$$ = 5.02 TeV
Authors: Acharya S. , Adamová D. , Adler A. , Adolfsson J. , Aglieri Rinella G. , Agnello M. , Agrawal N. , Ahammed Z. , Ahmad S. , Ahn S. U. , Ahuja I. , Akbar Z. , Akindinov A. , Al-Turany M. , Alam S. N. , Aleksandrov D. , Alessandro B. , Alfanda H. M. , Alfaro Molina R. , Ali B. , Ali Y. , Alici A. , Alizadehvandchali N. , Alkin A. , Alme J. , Alt T. , Altsybeev I. , Anaam M. N. , Andrei C. , Andreou D. , Andronic A. , Angeletti M. , Anguelov V. , Antinori F. , Antonioli P. , Anuj C. , Apadula N. , Aphecetche L. , Appelshäuser H. , Arcelli S. , Arnaldi R. , Arsene I. C. , Arslandok M. , Augustinus A. , Averbeck R. , Aziz S. , Azmi M. D. , Badalà A. , Baek Y. W. , Bai X. , Bailhache R. , Bailung Y. , Bala R. , Balbino A. , Baldisseri A. , Balis B. , Banerjee D. , Barbera R. , Barioglio L. , Barlou M. , Barnaföldi G. G. , Barnby L. S. , Barret V. , Bartels C. , Barth K. , Bartsch E. , Baruffaldi F. , Bastid N. , Basu S. , Batigne G. , Batyunya B. , Bauri D. , Alba J. L. Bazo , Bearden I. G. , Beattie C. , Becht P. , Belikov I. , Hechavarria A. D. C. Bell , Bellini F. , Bellwied R. , Belokurova S. , Belyaev V. , Bencedi G. , Beole S. , Bercuci A. , Berdnikov Y. , Berdnikova A. , Bergmann L. , Besoiu M. G. , Betev L. , Bhaduri P. P. , Bhasin A. , Bhat I. R. , Bhat M. A. , Bhattacharjee B. , Bhattacharya P. , Bianchi L. , Bianchi N. , Bielčík J. , Bielčíková J. , Biernat J. , Bilandzic A. , Biro G. , Biswas S. , Blair J. T. , Blau D. , Blidaru M. B. , Blume C. , Boca G. , Bock F. , Bogdanov A. , Boi S. , Bok J. , Boldizsár L. , Bolozdynya A. , Bombara M. , Bond P. M. , Bonomi G. , Borel H. , Borissov A. , Bossi H. , Botta E. , Bratrud L. , Braun-Munzinger P. , Bregant M. , Broz M. , Bruno G. E. , Buckland M. D. , Budnikov D. , Buesching H. , Bufalino S. , Bugnon O. , Buhler P. , Buthelezi Z. , Butt J. B. , Bylinkin A. , Bysiak S. A. , Cai M. , Caines H. , Caliva A. , Calvo Villar E. , Camacho J. M. M. , Camacho R. S. , Camerini P. , Canedo F. D. M. , Carnesecchi F. , Caron R. , Castillo Castellanos J. , Casula E. A. R. , Catalano F. , Ceballos Sanchez C. , Chakraborty P. , Chandra S. , Chapeland S. , Chartier M. , Chattopadhyay S. , Chattopadhyay S. , Chauvin A. , Chavez T. G. , Cheng T. , Cheshkov C. , Cheynis B. , Chibante Barroso V. , Chinellato D. D. , Cho S. , Chochula P. , Christakoglou P. , Christensen C. H. , Christiansen P. , Chujo T. , Cicalo C. , Cifarelli L. , Cindolo F. , Ciupek M. R. , Clai G. , Cleymans J. , Colamaria F. , Colburn J. S. , Colella D. , Collu A. , Colocci M. , Concas M. , Conesa Balbastre G. , Conesa del Valle Z. , Contin G. , Contreras J. G. , Coquet M. L. , Cormier T. M. , Cortese P. , Cosentino M. R. , Costa F. , Costanza S. , Crochet P. , Cruz-Torres R. , Cuautle E. , Cui P. , Cunqueiro L. , Dainese A. , Damas F. P. A. , Danisch M. C. , Danu A. , Das I. , Das P. , Das P. , Das S. , Dash S. , De Caro A. , de Cataldo G. , De Cilladi L. , de Cuveland J. , De Falco A. , De Gruttola D. , De Marco N. , De Martin C. , De Pasquale S. , Deb S. , Degenhardt H. F. , Deja K. R. , Stritto L. Dello , Deng W. , Dhankher P. , Di Bari D. , Di Mauro A. , Diaz R. A. , Dietel T. , Ding Y. , Divià R. , Dixit D. U. , Djuvsland Ø. , Dmitrieva U. , Do J. , Dobrin A. , Dönigus B. , Dubey A. K. , Dubla A. , Dudi S. , Dukhishyam M. , Dupieux P. , Dzalaiova N. , Eder T. M. , Ehlers R. J. , Eikeland V. N. , Eisenhut F. , Elia D. , Erazmus B. , Ercolessi F. , Erhardt F. , Erokhin A. , Ersdal M. R. , Espagnon B. , Eulisse G. , Evans D. , Evdokimov S. , Fabbietti L. , Faggin M. , Faivre J. , Fan F. , Fantoni A. , Fasel M. , Fecchio P. , Feliciello A. , Feofilov G. , Fernández Téllez A. , Ferrero A. , Ferretti A. , Feuillard V. J. G. , Figiel J. , Filchagin S. , Finogeev D. , Fionda F. M. , Fiorenza G. , Flor F. , Flores A. N. , Foertsch S. , Fokin S. , Fragiacomo E. , Frajna E. , Fuchs U. , Funicello N. , Furget C. , Furs A. , Gaardhøje J. J. , Gagliardi M. , Gago A. M. , Gal A. , Galvan C. D. , Ganoti P. , Garabatos C. , Garcia J. R. A. , Garcia-Solis E. , Garg K. , Gargiulo C. , Garibli A. , Garner K. , Gasik P. , Gauger E. F. , Gautam A. , Gay Ducati M. B. , Germain M. , Ghosh J. , Ghosh P. , Ghosh S. K. , Giacalone M. , Gianotti P. , Giubellino P. , Giubilato P. , Glaenzer A. M. C. , Glässel P. , Goh D. J. Q. , Gonzalez V. , González-Trueba L. H. , Gorbunov S. , Gorgon M. , Görlich L. , Gotovac S. , Grabski V. , Graczykowski L. K. , Greiner L. , Grelli A. , Grigoras C. , Grigoriev V. , Grigoryan S. , Grosa F. , Grosse-Oetringhaus J. F. , Grosso R. , Guardiano G. G. , Guernane R. , Guilbaud M. , Gulbrandsen K. , Gunji T. , Guo W. , Gupta A. , Gupta R. , Guzman S. P. , Gyulai L. , Habib M. K. , Hadjidakis C. , Hamagaki H. , Hamid M. , Hannigan R. , Haque M. R. , Harlenderova A. , Harris J. W. , Harton A. , Hasenbichler J. A. , Hassan H. , Hatzifotiadou D. , Hauer P. , Havener L. B. , Heckel S. T. , Hellbär E. , Helstrup H. , Herman T. , Hernandez E. G. , Herrera Corral G. , Herrmann F. , Hetland K. F. , Hillemanns H. , Hills C. , Hippolyte B. , Hofman B. , Hohlweger B. , Honermann J. , Hong G. H. , Horak D. , Hornung S. , Horzyk A. , Hosokawa R. , Hou Y. , Hristov P. , Huang C. , Hughes C. , Huhn P. , Huhta L. M. , Hulse C. V. , Humanic T. J. , Hushnud H. , Husova L. A. , Hutson A. , Iddon J. P. , Ilkaev R. , Ilyas H. , Inaba M. , Innocenti G. M. , Ippolitov M. , Isakov A. , Isidori T. , Islam M. S. , Ivanov M. , Ivanov V. , Izucheev V. , Jablonski M. , Jacak B. , Jacazio N. , Jacobs P. M. , Jadlovska S. , Jadlovsky J. , Jaelani S. , Jahnke C. , Jakubowska M. J. , Jalotra A. , Janik M. A. , Janson T. , Jercic M. , Jevons O. , Jimenez A. A. P. , Jonas F. , Jones P. G. , Jowett J. M. , Jung J. , Jung M. , Junique A. , Jusko A. , Kaewjai J. , Kalinak P. , Kalteyer A. S. , Kalweit A. , Kaplin V. , Karasu Uysal A. , Karatovic D. , Karavichev O. , Karavicheva T. , Karczmarczyk P. , Karpechev E. , Kashyap V. , Kazantsev A. , Kebschull U. , Keidel R. , Keijdener D. L. D. , Keil M. , Ketzer B. , Khabanova Z. , Khan A. M. , Khan S. , Khanzadeev A. , Kharlov Y. , Khatun A. , Khuntia A. , Kileng B. , Kim B. , Kim C. , Kim D. J. , Kim E. J. , Kim J. , Kim J. S. , Kim J. , Kim J. , Kim M. , Kim S. , Kim T. , Kirsch S. , Kisel I. , Kiselev S. , Kisiel A. , Kitowski J. P. , Klay J. L. , Klein J. , Klein S. , Klein-Bösing C. , Kleiner M. , Klemenz T. , Kluge A. , Knospe A. G. , Kobdaj C. , Köhler M. K. , Kollegger T. , Kondratyev A. , Kondratyeva N. , Kondratyuk E. , Konig J. , Konigstorfer S. A. , Konopka P. J. , Kornakov G. , Koryciak S. D. , Kotliarov A. , Kovalenko O. , Kovalenko V. , Kowalski M. , Králik I. , Kravčáková A. , Kreis L. , Krivda M. , Krizek F. , Gajdosova K. Krizkova , Kroesen M. , Krüger M. , Kryshen E. , Krzewicki M. , Kučera V. , Kuhn C. , Kuijer P. G. , Kumaoka T. , Kumar D. , Kumar L. , Kumar N. , Kundu S. , Kurashvili P. , Kurepin A. , Kurepin A. B. , Kuryakin A. , Kushpil S. , Kvapil J. , Kweon M. J. , Kwon J. Y. , Kwon Y. , La Pointe S. L. , La Rocca P. , Lai Y. S. , Lakrathok A. , Lamanna M. , Langoy R. , Lapidus K. , Larionov P. , Laudi E. , Lautner L. , Lavicka R. , Lazareva T. , Lea R. , Lehrbach J. , Lemmon R. C. , León Monzón I. , Lesser E. D. , Lettrich M. , Lévai P. , Li X. , Li X. L. , Lien J. , Lietava R. , Lim B. , Lim S. H. , Lindenstruth V. , Lindner A. , Lippmann C. , Liu A. , Liu D. H. , Liu J. , Lofnes I. M. , Loginov V. , Loizides C. , Loncar P. , Lopez J. A. , Lopez X. , López Torres E. , Luhder J. R. , Lunardon M. , Luparello G. , Ma Y. G. , Maevskaya A. , Mager M. , Mahmoud T. , Maire A. , Malaev M. , Malik N. M. , Malik Q. W. , Malik S. K. , Malinina L. , Mal’Kevich D. , Mallick N. , Mandaglio G. , Manko V. , Manso F. , Manzari V. , Mao Y. , Margagliotti G. V. , Margotti A. , Marín A. , Markert C. , Marquard M. , Martin N. A. , Martinengo P. , Martinez J. L. , Martínez M. I. , Martínez García G. , Masciocchi S. , Masera M. , Masoni A. , Massacrier L. , Mastroserio A. , Mathis A. M. , Matonoha O. , Matuoka P. F. T. , Matyja A. , Mayer C. , Mazuecos A. L. , Mazzaschi F. , Mazzilli M. , Mazzoni M. A. , Mdhluli J. E. , Mechler A. F. , Melikyan Y. , Menchaca-Rocha A. , Meninno E. , Menon A. S. , Meres M. , Mhlanga S. , Miake Y. , Micheletti L. , Migliorin L. C. , Mihaylov D. L. , Mikhaylov K. , Mishra A. N. , Miśkowiec D. , Modak A. , Mohanty A. P. , Mohanty B. , Mohisin Khan M. , Molander M. A. , Moravcova Z. , Mordasini C. , Moreira De Godoy D. A. , Morozov I. , Morsch A. , Mrnjavac T. , Muccifora V. , Mudnic E. , Mühlheim D. , Muhuri S. , Mulligan J. D. , Mulliri A. , Munhoz M. G. , Munzer R. H. , Murakami H. , Murray S. , Musa L. , Musinsky J. , Myrcha J. W. , Naik B. , Nair R. , Nandi B. K. , Nania R. , Nappi E. , Nassirpour A. F. , Nath A. , Nattrass C. , Neagu A. , Nellen L. , Nesbo S. V. , Neskovic G. , Nesterov D. , Nielsen B. S. , Nikolaev S. , Nikulin S. , Nikulin V. , Noferini F. , Noh S. , Nomokonov P. , Norman J. , Novitzky N. , Nowakowski P. , Nyanin A. , Nystrand J. , Ogino M. , Ohlson A. , Okorokov V. A. , Oleniacz J. , Oliveira Da Silva A. C. , Oliver M. H. , Onnerstad A. , Oppedisano C. , Ortiz Velasquez A. , Osako T. , Oskarsson A. , Otwinowski J. , Oya M. , Oyama K. , Pachmayer Y. , Padhan S. , Pagano D. , Paić G. , Palasciano A. , Pan J. , Panebianco S. , Park J. , Parkkila J. E. , Pathak S. P. , Patra R. N. , Paul B. , Pei H. , Peitzmann T. , Peng X. , Pereira L. G. , Pereira Da Costa H. , Peresunko D. , Perez G. M. , Perrin S. , Pestov Y. , Petráček V. , Petrovici M. , Pezzi R. P. , Piano S. , Pikna M. , Pillot P. , Pinazza O. , Pinsky L. , Pinto C. , Pisano S. , Płoskoń M. , Planinic M. , Pliquett F. , Poghosyan M. G. , Polichtchouk B. , Politano S. , Poljak N. , Pop A. , Porteboeuf-Houssais S. , Porter J. , Pozdniakov V. , Prasad S. K. , Preghenella R. , Prino F. , Pruneau C. A. , Pshenichnov I. , Puccio M. , Qiu S. , Quaglia L. , Quishpe R. E. , Ragoni S. , Rakotozafindrabe A. , Ramello L. , Rami F. , Ramirez S. A. R. , Ramos A. G. T. , Rancien T. A. , Raniwala R. , Raniwala S. , Räsänen S. S. , Rath R. , Ravasenga I. , Read K. F. , Redelbach A. R. , Redlich K. , Rehman A. , Reichelt P. , Reidt F. , Reme-ness H. A. , Rescakova Z. , Reygers K. , Riabov A. , Riabov V. , Richert T. , Richter M. , Riegler W. , Riggi F. , Ristea C. , Rodríguez Cahuantzi M. , Røed K. , Rogalev R. , Rogochaya E. , Rogoschinski T. S. , Rohr D. , Röhrich D. , Rojas P. F. , Rokita P. S. , Ronchetti F. , Rosano A. , Rosas E. D. , Rossi A. , Roy A. , Roy P. , Roy S. , Rubini N. , Rueda O. V. , Ruggiano D. , Rui R. , Rumyantsev B. , Russek P. G. , Russo R. , Rustamov A. , Ryabinkin E. , Ryabov Y. , Rybicki A. , Rytkonen H. , Rzesa W. , Saarimaki O. A. M. , Sadek R. , Sadovsky S. , Saetre J. , Šafařík K. , Saha S. K. , Saha S. , Sahoo B. , Sahoo P. , Sahoo R. , Sahoo S. , Sahu D. , Sahu P. K. , Saini J. , Sakai S. , Salvan M. P. , Sambyal S. , Samsonov V. , Sarkar D. , Sarkar N. , Sarma P. , Sarti V. M. , Sas M. H. P. , Schambach J. , Scheid H. S. , Schiaua C. , Schicker R. , Schmah A. , Schmidt C. , Schmidt H. R. , Schmidt M. O. , Schmidt M. , Schmidt N. V. , Schmier A. R. , Schotter R. , Schukraft J. , Schwarz K. , Schweda K. , Scioli G. , Scomparin E. , Seger J. E. , Sekiguchi Y. , Sekihata D. , Selyuzhenkov I. , Senyukov S. , Seo J. J. , Serebryakov D. , Šerkšnytė L. , Sevcenco A. , Shaba T. J. , Shabanov A. , Shabetai A. , Shahoyan R. , Shaikh W. , Shangaraev A. , Sharma A. , Sharma H. , Sharma M. , Sharma N. , Sharma S. , Sharma U. , Sheibani O. , Shigaki K. , Shimomura M. , Shirinkin S. , Shou Q. , Sibiriak Y. , Siddhanta S. , Siemiarczuk T. , Silva T. F. , Silvermyr D. , Simantathammakul T. , Simonetti G. , Singh B. , Singh R. , Singh R. , Singh R. , Singh V. K. , Singhal V. , Sinha T. , Sitar B. , Sitta M. , Skaali T. B. , Skorodumovs G. , Slupecki M. , Smirnov N. , Snellings R. J. M. , Soncco C. , Song J. , Songmoolnak A. , Soramel F. , Sorensen S. , Sputowska I. , Stachel J. , Stan I. , Steffanic P. J. , Stiefelmaier S. F. , Stocco D. , Storehaug I. , Storetvedt M. M. , Stratmann P. , Stylianidis C. P. , Suaide A. A. P. , Suire C. , Sukhanov M. , Suljic M. , Sultanov R. , Sumberia V. , Sumowidagdo S. , Swain S. , Szabo A. , Szarka I. , Tabassam U. , Taghavi S. F. , Taillepied G. , Takahashi J. , Tambave G. J. , Tang S. , Tang Z. , Tapia Takaki J. D. , Tarhini M. , Tarzila M. G. , Tauro A. , Tejeda Muñoz G. , Telesca A. , Terlizzi L. , Terrevoli C. , Tersimonov G. , Thakur S. , Thomas D. , Tieulent R. , Tikhonov A. , Timmins A. R. , Tkacik M. , Toia A. , Topilskaya N. , Toppi M. , Torales-Acosta F. , Tork T. , Torres S. R. , Trifiró A. , Tripathy S. , Tripathy T. , Trogolo S. , Trubnikov V. , Trzaska W. H. , Trzcinski T. P. , Tumkin A. , Turrisi R. , Tveter T. S. , Ullaland K. , Uras A. , Urioni M. , Usai G. L. , Vala M. , Valle N. , Vallero S. , van Doremalen L. V. R. , van Leeuwen M. , Vande Vyvre P. , Varga D. , Varga Z. , Varga-Kofarago M. , Vasileiou M. , Vasiliev A. , Vázquez Doce O. , Vechernin V. , Vercellin E. , Vergara Limón S. , Vermunt L. , Vértesi R. , Verweij M. , Vickovic L. , Vilakazi Z. , Villalobos Baillie O. , Vino G. , Vinogradov A. , Virgili T. , Vislavicius V. , Vodopyanov A. , Volkel B. , Völkl M. A. , Voloshin K. , Voloshin S. A. , Volpe G. , von Haller B. , Vorobyev I. , Voscek D. , Vozniuk N. , Vrláková J. , Wagner B. , Wang C. , Wang D. , Weber M. , Weelden R. J. G. V. , Wegrzynek A. , Wenzel S. C. , Wessels J. P. , Wiechula J. , Wikne J. , Wilk G. , Wilkinson J. , Willems G. A. , Windelband B. , Winn M. , Witt W. E. , Wright J. R. , Wu W. , Wu Y. , Xu R. , Yadav A. K. , Yalcin S. , Yamaguchi Y. , Yamakawa K. , Yang S. , Yano S. , Yin Z. , Yoo I. -K. , Yoon J. H. , Yuan S. , Yuncu A. , Zaccolo V. , Zampolli C. , Zanoli H. J. C. , Zardoshti N. , Zarochentsev A. , Závada P. , Zaviyalov N. , Zhalov M. , Zhang B. , Zhang S. , Zhang X. , Zhang Y. , Zherebchevskii V. , Zhi Y. , Zhigareva N. , Zhou D. , Zhou Y. , Zhu J. , Zhu Y. , Zinovjev G. , Zurlo N. ,   ALICE Collaboration
Published: January 2023

This article reports on the inclusive production cross section of several quarkonium states, $$\textrm{J}/\psi $$

J
/
ψ

, $$\psi \mathrm{(2S)}$$

ψ

(
2
S
)

, $$\Upsilon \mathrm (1S)$$

Υ
(
1
S
)

, $$\Upsilon \mathrm{(2S)}$$

Υ

(
2
S
)

, and $$\Upsilon \mathrm{(3S)}$$

Υ

(
3
S
)

, measured with the ALICE detector at the LHC, in pp collisions at $$\sqrt{s} = 5.02$$

s

=
5.02

 TeV. The analysis is performed in the dimuon decay channel at forward rapidity ($$2.5< y < 4$$

2.5
<
y
<
4

). The integrated cross sections and transverse-momentum ($$p_{\textrm{T}}$$

p
T

) and rapidity ($$y$$
y
) differential cross sections for $$\textrm{J}/\psi $$

J
/
ψ

, $$\psi \mathrm{(2S)}$$

ψ

(
2
S
)

, $$\Upsilon \mathrm (1S)$$

Υ
(
1
S
)

, and the $$\psi \mathrm{(2S)}$$

ψ

(
2
S
)

-to-$$\textrm{J}/\psi $$

J
/
ψ

cross section ratios are presented. The integrated cross sections, assuming unpolarized quarkonia, are: $$\sigma _{\textrm{J}/\psi }$$

σ

J
/
ψ

 ($$p_{\textrm{T}} <20$$

p
T

<
20

 GeV/c) = 5.88 ± 0.03 ± 0.34$$ ~\mu $$

μ

b, $$\sigma _{\psi \mathrm{(2S)}}$$

σ

ψ

(
2
S
)

 ($$p_{\textrm{T}} <12$$

p
T

<
12

 GeV/c) = 0.87 ± 0.06 ± 0.10$$~\mu $$

μ

b, $$\sigma _{\Upsilon \mathrm (1S)}$$

σ

Υ
(
1
S
)

 ($$p_{\textrm{T}} <15$$

p
T

<
15

 GeV/c) = 45.5 ± 3.9 ± 3.5 nb, $$\sigma _{\Upsilon \mathrm{(2S)}}$$

σ

Υ

(
2
S
)

 ($$p_{\textrm{T}} <15$$

p
T

<
15

 GeV/c) = 22.4 ± 3.2 ± 2.7 nb, and $$\sigma _{\Upsilon \mathrm{(3S)}}$$

σ

Υ

(
3
S
)

 ($$p_{\textrm{T}} <15$$

p
T

<
15

 GeV/c) = 4.9 ± 2.2 ± 1.0 nb, where the first (second) uncertainty is the statistical (systematic) one. For the first time, the cross sections of the three $$\Upsilon $$
Υ
states, as well as the $$\psi \mathrm{(2S)}$$

ψ

(
2
S
)

one as a function of $$p_{\textrm{T}}$$

p
T

and $$y$$
y
, are measured at $$\sqrt{s} = 5.02$$

s

=
5.02

 TeV at forward rapidity. These measurements also significantly extend the $$\textrm{J}/\psi $$

J
/
ψ

$$p_{\textrm{T}}$$

p
T

reach and supersede previously published results. A comparison with ALICE measurements in pp collisions at $$\sqrt{s} = 2.76$$

s

=
2.76

, 7, 8, and 13 TeV is presented and the energy dependence of quarkonium production cross sections is discussed. Finally, the results are compared with the predictions from several production models.