Charm-quark fragmentation fractions and production cross section at midrapidity in pp collisions at the LHC
2 CERN [Genève]
3 SUBATECH - Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées
4 IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie
5 IRFU - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
6 LPC - Laboratoire de Physique de Clermont
7 IPHC - Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien
8 IP2I Lyon - Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon
9 LPSC - Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
10 Panjab University [Chandigarh]
11 ORNL - Oak Ridge National Laboratory [Oak Ridge]
12 Wigner Fizikai Kutatóközpont = Wigner Research Centre for Physics [Budapest]
13 UCPH - Københavns Universitet = University of Copenhagen = Université de Copenhague
14 UiB - University of Bergen
15 Warsaw University of Technology [Warsaw]
16 Creighton University
17 PUCP - Pontificia Universidad Católica del Perú = Pontifical Catholic University of Peru
18 ISS - Institute of Space Science [Bucharest-Măgurele]
19 INFN, Sezione di Padova - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova
20 JINR - Joint Institute for Nuclear Research
21 HU - Hiroshima University
22 Central China Normal University [Wuhan, China]
23 FZU / CAS - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences
24 NASU / НАН України - National Academy of Sciences of Ukraine = Національна академія наук України = Académie nationale des sciences d'Ukraine
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Résumé
Recent pT-integrated cross-section measurements of the ground-state charm mesons and baryons, D0, D+, Ds+, Λc+, and Ξc0, are used to evaluate the charm fragmentation fractions and production cross section per unit of rapidity at midrapidity (|y|<0.5), in pp collisions at s=5.02 TeV at the LHC. The latter is dσcc¯/dy||y|<0.5=1165±44(stat)-101+134(syst) μb. These measurements were obtained for the first time in hadronic collisions at the LHC, including the charm baryon states, recently measured by ALICE at midrapidity. The charm fragmentation fractions differ significantly from the values measured in e+e- and ep collisions, providing evidence of the dependence of the parton-to-hadron fragmentation fractions on the collision system, indicating that the assumption of their universality is not supported by the measured cross sections. An increase of a factor of about 3.3 for the fragmentation fraction for the Λc+ with a significance of 5σ between the values obtained in pp collisions and those obtained in e+e- (ep) collisions is reported. The fragmentation fraction for the Ξc0 was obtained for the first time in any collision system. The measured fragmentation fractions were used to update the cc¯ cross sections per unit of rapidity at |y|<0.5 at s=2.76 and 7 TeV, which are about 40% higher than the previously published results. The data were compared with perturbative-QCD calculations and lie at the upper edge of the theoretical bands.