Measurement of $${\psi {(2S)}} $$ production cross-sections in proton-proton collisions at $$\sqrt{s} =7$$ and $$13\text { TeV} $$
Authors: Aaij R. , Beteta C. Abellán , Adeva B. , Adinolfi M. , Aidala C. A. , Ajaltouni Z. , Akar S. , Albicocco P. , Albrecht J. , Alessio F. , Alexander M. , Albero A. Alfonso , Alkhazov G. , Cartelle P. Alvarez , Alves A. A. , Amato S. , Amerio S. , Amhis Y. , An L. , Anderlini L. , Andreassi G. , Andreotti M. , Andrews J. E. , Archilli F. , Romeu J. Arnau , 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. , Batozskaya V. , Batsukh B. , Battig A. , Battista V. , Bay A. , Beddow J. , Bedeschi F. , Bediaga I. , Beiter A. , Bel L. J. , Belin S. , Beliy N. , Bellee V. , Belloli N. , Belous K. , Belyaev I. , Bencivenni G. , Ben-Haim E. , Benson S. , Beranek S. , Berezhnoy A. , Bernet R. , Berninghoff D. , Bertholet E. , Bertolin A. , Betancourt C. , Betti F. , Bettler M. O. , Bezshyiko Ia. , Bhasin S. , Bhom J. , Bieker M. S. , Bifani S. , Billoir P. , Birnkraut A. , Bizzeti A. , Bjørn M. , Blago M. P. , Blake T. , Blanc F. , Blusk S. , Bobulska D. , Bocci V. , Garcia O. Boente , Boettcher T. , Bondar A. , Bondar N. , Borghi S. , Borisyak M. , Borsato M. , Boubdir M. , Bowcock T. J. V. , Bozzi C. , Braun S. , Brodski M. , Brodzicka J. , Gonzalo A. Brossa , Brundu D. , Buchanan E. , Buonaura A. , Burr C. , Bursche A. , Buytaert J. , Byczynski W. , Cadeddu S. , Cai H. , Calabrese R. , Calladine R. , Calvi M. , Gomez M. Calvo , Camboni A. , Campana P. , Perez D. H. Campora , Capriotti L. , Carbone A. , Carboni G. , Cardinale R. , Cardini A. , Carniti P. , Akiba K. Carvalho , Casse G. , Cattaneo M. , Cavallero G. , Cenci R. , Chapman M. G. , Charles M. , Charpentier Ph. , Chatzikonstantinidis G. , Chefdeville M. , Chekalina V. , Chen C. , Chen S. , Chitic S.-G. , Chobanova V. , Chrzaszcz M. , Chubykin A. , Ciambrone P. , Vidal X. Cid , Ciezarek G. , Cindolo F. , Clarke P. E. L. , Clemencic M. , Cliff H. V. , Closier J. , Coco V. , Coelho J. A. B. , Cogan J. , Cogneras E. , Cojocariu L. , Collins P. , Colombo T. , Comerma-Montells A. , Contu A. , Coombs G. , Coquereau S. , Corti G. , Corvo M. , Sobral C. M. Costa , Couturier B. , Cowan G. A. , Craik D. C. , Crocombe A. , Torres M. Cruz , Currie R. , Da Cunha Marinho F. , Da Silva C. L. , Dall’Occo E. , Dalseno J. , D’Ambrosio C. , Danilina A. , d’Argent P. , 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. , de Vries J. A. , Dean C. T. , Dean W. , Decamp D. , Buono L. Del , Delaney B. , Dembinski H.-P. , Demmer M. , Dendek A. , Derkach D. , Deschamps O. , Desse F. , Dettori F. , Dey B. , Canto A. Di , Nezza P. Di , Didenko S. , Dijkstra H. , Dordei F. , Dorigo M. , Reis A. C. dos , Suárez A. Dosil , Douglas L. , Dovbnya A. , Dreimanis K. , 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. , Eitschberger U. , Ekelhof R. , Eklund L. , Ely S. , Ene A. , Escher S. , Esen S. , Evans T. , Falabella A. , Färber C. , Farley N. , Farry S. , Fazzini D. , Féo M. , Declara P. Fernandez , Prieto A. Fernandez , Ferrari F. , Lopes L. Ferreira , Rodrigues F. Ferreira , Ferro-Luzzi M. , Filippov S. , Fini R. A. , Fiorini M. , Firlej M. , Fitzpatrick C. , Fiutowski T. , Fleuret F. , Fontana M. , Fontanelli F. , Forty R. , Lima V. Franco , Frank M. , Frei C. , Fu J. , Funk W. , Gabriel E. , Torreira A. Gallas , Galli D. , Gallorini S. , Gambetta S. , Gan Y. , Gandelman M. , Gandini P. , Gao Y. , Martin L. M. Garcia , Pardiñas J. García , Plana B. Garcia , Tico J. Garra , Garrido L. , Gascon D. , Gaspar C. , Gazzoni G. , Gerick D. , Gersabeck E. , Gersabeck M. , Gershon T. , Gerstel D. , Ghez Ph. , Gibson V. , Girard O. G. , Gironell P. Gironella , Giubega L. , Gizdov K. , Gligorov V. V. , Göbel C. , Golubkov D. , Golutvin A. , Gomes A. , Gorelov I. V. , Gotti C. , Govorkova E. , Grabowski J. P. , Diaz R. Graciani , Cardoso L. A. Granado , Graugés E. , Graverini E. , Graziani G. , Grecu A. , Greim R. , Griffith P. , Grillo L. , Gruber L. , Cazon B. R. Gruberg , Grünberg O. , Gu C. , Gushchin E. , Guth A. , Guz Yu. , Gys T. , Hadavizadeh T. , Hadjivasiliou C. , Haefeli G. , Haen C. , Haines S. C. , Hamilton P. M. , Han X. , Hancock T. H. , Hansmann-Menzemer S. , Harnew N. , Harrison T. , Hasse C. , Hatch M. , He J. , Hecker M. , Heinicke K. , Heister A. , Hennessy K. , Henry L. , Heß M. , Heuel J. , Hicheur A. , Charman R. Hidalgo , Hill D. , Hilton M. , Hopchev P. H. , Hu J. , Hu W. , Huang W. , Huard Z. C. , Hulsbergen W. , Humair T. , 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. , Jiang F. , John M. , Johnson D. , Jones C. R. , Joram C. , 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. , Khairullin E. , Khanji B. , Khurewathanakul C. , Kim K. E. , Kirn T. , Kirsebom V. S. , Klaver S. , Klimaszewski K. , Klimkovich T. , Koliiev S. , Kolpin M. , Kopecna R. , Koppenburg P. , Kostiuk I. , Kotriakhova S. , Kozeiha M. , Kravchuk L. , Kreps M. , Kress F. , Krokovny P. , Krupa W. , Krzemien W. , Kucewicz W. , Kucharczyk M. , Kudryavtsev V. , Kuonen A. K. , Kvaratskheliya T. , Lacarrere D. , Lafferty G. , Lai A. , Lancierini D. , Lanfranchi G. , Langenbruch C. , Latham T. , Lazzeroni C. , Gac R. Le , Lefèvre R. , Leflat A. , Lemaitre F. , Leroy O. , Lesiak T. , Leverington B. , Li P.-R. , Li Y. , Li Z. , Liang X. , Likhomanenko T. , Lindner R. , Lionetto F. , Lisovskyi V. , Liu G. , Liu X. , Loh D. , Loi A. , Longstaff I. , Lopes J. H. , Loustau G. , Lovell G. H. , Lucchesi D. , Martinez M. Lucio , Luo Y. , Lupato A. , Luppi E. , Lupton O. , Lusiani A. , Lyu X. , Machefert F. , Maciuc F. , Macko V. , Mackowiak P. , Maddrell-Mander S. , Maev O. , Maguire K. , Maisuzenko D. , Majewski M. W. , Malde S. , Malecki B. , Malinin A. , Maltsev T. , Malygina H. , Manca G. , Mancinelli G. , Marangotto D. , Maratas J. , Marchand J. F. , Marconi U. , Benito C. Marin , Marinangeli M. , Marino P. , Marks J. , Marshall P. J. , Martellotti G. , Martinelli M. , Santos D. Martinez , Vidal F. Martinez , Massafferri A. , Materok M. , Matev R. , Mathad A. , Mathe Z. , Matteuzzi C. , Mattioli K. R. , Mauri A. , Maurice E. , Maurin B. , McCann M. , McNab A. , McNulty R. , Mead J. V. , Meadows B. , Meaux C. , Meinert N. , Melnychuk D. , Merk M. , Merli A. , Michielin E. , Milanes D. A. , Millard E. , Minard M.-N. , Mineev O. , Minzoni L. , Mitzel D. S. , Mödden A. , Mogini A. , Moise R. D. , Mombächer T. , Monroy I. A. , Monteil S. , Morandin M. , Morello G. , Morello M. J. , Morgunova O. , Moron J. , Morris A. B. , Mountain R. , Muheim F. , Mukherjee M. , Mulder M. , Müller D. , Müller J. , Müller K. , Müller V. , Murphy C. H. , Murray D. , 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. , Nieswand S. , Niet R. , Nikitin N. , Nogay A. , Nolte N. S. , Oblakowska-Mucha A. , Obraztsov V. , Ogilvy S. , O’Hanlon D. P. , Oldeman R. , Onderwater C. J. G. , Ossowska A. , Goicochea J. M. Otalora , 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. Pepe , 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. Plo , Polci F. , Lener M. Poli , Poluektov A. , Polukhina N. , Polyakov I. , Polycarpo E. , Pomery G. J. , Ponce S. , Popov A. , Popov D. , Poslavskii S. , Price E. , Prisciandaro J. , Prouve C. , Pugatch V. , Navarro A. Puig , Pullen H. , Punzi G. , Qian W. , Qin J. , Quagliani R. , Quintana B. , Raab N. V. , Rachwal B. , Rademacker J. H. , Rama M. , Pernas M. Ramos , Rangel M. S. , Ratnikov F. , Raven G. , Salzgeber M. Ravonel , Reboud M. , Redi F. , Reichert S. , Reiss F. , Alepuz C. Remon , Ren Z. , Renaudin V. , Ricciardi S. , Richards S. , Rinnert K. , Robbe P. , Robert A. , Rodrigues A. B. , Rodrigues E. , Lopez J. A. Rodriguez , Roehrken M. , Roiser S. , Rollings A. , Romanovskiy V. , Vidal A. Romero , Roth J. D. , Rotondo M. , Rudolph M. S. , Ruf T. , Vidal J. Ruiz , Silva J. J. Saborido , Sagidova N. , Saitta B. , Guimaraes V. Salustino , Gras C. Sanchez , Mayordomo C. Sanchez , Sedes B. Sanmartin , Santacesaria R. , Rios C. Santamarina , Santimaria M. , Santovetti E. , Sarpis G. , Sarti A. , Satriano C. , Satta A. , Saur M. , Savrina D. , 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. , Semennikov A. , Sepulveda E. S. , Sergi A. , Serra N. , Serrano J. , Sestini L. , Seuthe A. , Seyfert P. , Shapkin M. , Shears T. , Shekhtman L. , Shevchenko V. , Shmanin E. , Siddi B. G. , Coutinho R. Silva , de Oliveira L. Silva , 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. Soares , Sokoloff M. D. , Soler F. J. P. , De Paula B. Souza , Spaan B. , Norella E. Spadaro , Spradlin P. , Stagni F. , Stahl M. , Stahl S. , Stefko P. , Stefkova S. , Steinkamp O. , Stemmle S. , Stenyakin O. , Stepanova M. , Stevens H. , Stocchi A. , Stone S. , Storaci B. , Stracka S. , Stramaglia M. E. , Straticiuc M. , Straumann U. , Strokov S. , Sun J. , Sun L. , Sun Y. , Swientek K. , Szabelski A. , Szumlak T. , Szymanski M. , Tang Z. , Tekampe T. , Tellarini G. , Teubert F. , Thomas E. , Tilley M. J. , Tisserand V. , T’Jampens S. , Tobin M. , Tolk S. , Tomassetti L. , Tonelli D. , Tou D. Y. , Aoude R. Tourinho Jadallah , 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. , Beuzekom M. van , Herwijnen E. van , Tilburg J. van , Veghel M. van , Gomez R. Vazquez , Regueiro P. Vazquez , Sierra C. Vázquez , Vecchi S. , Velthuis J. J. , Veltri M. , Venkateswaran A. , Vernet M. , Veronesi M. , Vesterinen M. , Barbosa J. V. Viana , Vieira D. , Diaz M. Vieites , Viemann H. , Vilasis-Cardona X. , Vitkovskiy A. , Vitti M. , Volkov V. , Vollhardt A. , Bruch D. Vom , Voneki B. , Vorobyev A. , Vorobyev V. , Voropaev N. , Waldi R. , Walsh J. , Wang J. , Wang M. , Wang Y. , Wang Z. , Ward D. R. , Wark H. M. , Watson N. K. , Websdale D. , Weiden A. , Weisser C. , Whitehead M. , Wilkinson G. , Wilkinson M. , Williams I. , Williams M. , Williams M. R. J. , Williams T. , Wilson F. F. , Winn M. , Wislicki W. , Witek M. , Wormser G. , Wotton S. A. , Wyllie K. , Xiao D. , Xie Y. , Xu A. , 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. , Zhang D. , Zhang L. , Zhang W. C. , Zhang Y. , Zhelezov A. , Zheng Y. , Zhu X. , Zhukov V. , Zonneveld J. B. , Zucchelli S. 
Published: February 2020

AbstractThe cross-sections of $$\psi {(2S)}$$ψ(2S) meson production in proton-proton collisions at $$\sqrt{s} =13\text { TeV} $$s=13TeV are measured with a data sample collected by the LHCb detector corresponding to an integrated luminosity of $$275\text { pb} ^{-1} $$275pb-1. The production cross-sections for prompt $$\psi {(2S)}$$ψ(2S) mesons and those for $$\psi {(2S)}$$ψ(2S) mesons from b-hadron decays ($${\psi {(2S)}} \text{-from- }{b} $$ψ(2S)-from-b) are determined as functions of the transverse momentum, $$p_{\mathrm {T}}$$pT, and the rapidity, y, of the $$\psi {(2S)}$$ψ(2S) meson in the kinematic range $$2<p_{\mathrm {T}} <20\text { GeV/}c $$2<pT<20GeV/c and $$2.0<y<4.5$$2.0<y<4.5. The production cross-sections integrated over this kinematic region are $$\begin{aligned} \begin{aligned}&\sigma (\text{ prompt } {\psi {(2S)}},13\text { TeV})\\&\quad =1.430\pm 0.005\text { (stat)} \pm 0.099\text { (syst)} \,\upmu \text {b} ,\\&\sigma ({\psi {(2S)}} \text{-from- }{b},13\text { TeV})\\&\quad =0.426\pm 0.002\text { (stat)} \pm 0.030\text { (syst)} \,\upmu \text {b} . \end{aligned} \end{aligned}$$σ(promptψ(2S),13TeV)=1.430±0.005(stat)±0.099(syst)μb,σ(ψ(2S)-from-b,13TeV)=0.426±0.002(stat)±0.030(syst)μb.A new measurement of $$\psi {(2S)}$$ψ(2S) production cross-sections in pp collisions at $$\sqrt{s}=7\text { TeV} $$s=7TeV is also performed using data collected in 2011, corresponding to an integrated luminosity of $$614\text { pb} ^{-1} $$614pb-1. The integrated production cross-sections in the kinematic range $$3.5<p_{\mathrm {T}} <14\text { GeV/}c $$3.5<pT<14GeV/c and $$2.0<y<4.5$$2.0<y<4.5 are $$\begin{aligned} \begin{aligned}&\sigma (\text{ prompt } {\psi {(2S)}},7\text { TeV})\\&\quad =0.471\pm 0.001\text { (stat)} \pm 0.025\text { (syst)} \,\upmu \text {b} ,\\&\sigma ({\psi {(2S)}} \text{-from- }{b},7\text { TeV})\\&\quad =0.126\pm 0.001\text { (stat)} \pm 0.008\text { (syst)} \,\upmu \text {b} . \end{aligned} \end{aligned}$$σ(promptψ(2S),7TeV)=0.471±0.001(stat)±0.025(syst)μb,σ(ψ(2S)-from-b,7TeV)=0.126±0.001(stat)±0.008(syst)μb.All results show reasonable agreement with theoretical calculations.