Measurement of Υ production in pp collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 5 TeV (2023)

A bstract The production cross-sections of Υ mesons, namely Υ(1 S ), Υ(2 S ) and Υ(3 S ), in pp collisions at $$ \sqrt{s} $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msqrt> <mml:mi>s</mml:mi> </mml:msqrt> </mml:math> = 5 TeV are measured with a data sample corresponding to an integrated luminosity of 9 . 13 ± 0 . 18 pb − 1 collected by the LHCb detector. The Υ mesons are reconstructed in the decay mode Υ → μ + μ − . Double differential cross-sections times branching fractions, as functions of the transverse momentum p T and the rapidity y of the Υ mesons, are measured in the range p T &lt; 20 GeV/ c and 2 . 0 &lt; y &lt; 4 . 5. The results integrated over these p T and y ranges are $$ \sigma \left(\textrm{Y}(1S)\right)\times \mathcal{B}\left(\textrm{Y}(1S)\to {\mu}^{+}{\mu}^{-}\right)=2101\pm 33\pm 83\ \textrm{pb}, $$$$ \sigma \left(\textrm{Y}(2S)\right)\times \mathcal{B}\left(\textrm{Y}(2S)\to {\mu}^{+}{\mu}^{-}\right)=526\pm 20\pm 21\ \textrm{pb}, $$$$ \sigma \left(\textrm{Y}(3S)\right)\times \mathcal{B}\left(\textrm{Y}(3S)\to {\mu}^{+}{\mu}^{-}\right)=242\pm 16\pm 10\ \textrm{pb}, $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mi>σ</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mi>Υ</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mi>S</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mi>Υ</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mi>S</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>2101</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>33</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>83</mml:mn> <mml:mspace/> <mml:mi>pb</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mi>σ</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mi>Υ</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mi>S</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mi>Υ</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mi>S</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>526</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>20</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>21</mml:mn> <mml:mspace/> <mml:mi>pb</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mi>σ</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mi>Υ</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mn>3</mml:mn> <mml:mi>S</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mi>Υ</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mn>3</mml:mn> <mml:mi>S</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>242</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>16</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mspace/> <mml:mi>pb</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> </mml:math> where the first uncertainties are statistical and the second are systematic. The ratios of cross-sections between measurements of two different Υ states and between measurements at different centre-of-mass energies are determined. The nuclear modification factor of Υ(1 S ) at $$ \sqrt{s} $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msqrt> <mml:mi>s</mml:mi> </mml:msqrt> </mml:math> = 5 TeV is updated as well using the directly measured cross-section results from this analysis.