Measurement of the prompt $J/\psi$ pair production cross-section in $pp$ collisions at $\sqrt{s} = 8$ TeV with the ATLAS detector
M. Aaboud
,
G. Aad
(1)
,
M. Alstaty
(1)
,
M. Barbero
(1)
,
A. Calandri
(1)
,
T.P. Calvet
(1)
,
Y. Coadou
(1)
,
C. Diaconu
(1)
,
F. Djama
(1)
,
V. Ellajosyula
(1)
,
L. Feligioni
(1)
,
A. Hadef
(1)
,
G.D. Hallewell
(1)
,
F. Hubaut
(1)
,
S.J. Kahn
(1)
,
E. B. F. G. Knoops
(1)
,
E. Le Guirriec
(1)
,
K. Liu
(1)
,
D. Madaffari
(1)
,
E. Monnier
(1)
,
S. Muanza
(1)
,
E. Nagy
(1)
,
P. Pralavorio
(1)
,
Y. Rodina
(1)
,
A. Rozanov
(1)
,
M. Talby
(1)
,
T. Theveneaux-Pelzer
(1)
,
R.E. Ticse Torres
(1)
,
S. Tisserant
(1)
,
J. Toth
(1)
,
F. Touchard
(1)
,
L. Vacavant
(1)
,
Chen Wang
(1)
,
R. Wolff
(1)
,
D. Boumediene
(2)
,
E. Busato
(2)
,
D. Calvet
(2)
,
S. Calvet
(2)
,
A.R. Chomont
(2)
,
J. Donini
(2)
,
S. Ganguly
(2)
,
Ph. Gris
(2)
,
R. Madar
(2)
,
D. Pallin
(2)
,
S.M. Romano Saez
(2)
,
C. Santoni
(2)
,
D. Simon
(2)
,
F. Vazeille
(2)
,
N. Berger
(3)
,
A.M. Burger
(3)
,
M. Delmastro
(3)
,
L. Di Ciaccio
(3)
,
S. Elles
(3)
,
K. Grevtsov
(3)
,
T. Guillemin
(3)
,
T. Hryn’ova
(3)
,
S. Jézéquel
(3)
,
I. Koletsou
(3)
,
R. Lafaye
(3)
,
Jérémy Lévêque
(3)
,
P. Mastrandea
(3)
,
E. Sauvan
(3)
,
B.H. Smart
(3)
,
T. Todorov
(3)
,
I. Wingerter-Seez
(3)
,
E. Yatsenko
(3)
,
S. Albrand
(4)
,
S. Berlendis
(4)
,
A. Bethani
(4)
,
C. Camincher
(4)
,
J. Collot
(4)
,
S. Crépé-Renaudin
(4)
,
P.A. Delsart
(4)
,
C. Gabaldon
(4)
,
M.H. Genest
(4)
,
P.O.J. Gradin
(4)
,
J.Y. Hostachy
(4)
,
F. Ledroit-Guillon
(4)
,
A. Lleres
(4)
,
A. Lucotte
(4)
,
F. Malek
(4)
,
E. Petit
(4)
,
J. Stark
(4)
,
B. Trocmé
(4)
,
M. Wu
(4)
,
G. Rahal
(5)
M. Aaboud
- Fonction : Auteur
G. Aad
- Fonction : Auteur
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Y. Coadou
- Fonction : Auteur
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D. Calvet
- Fonction : Auteur
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N. Berger
- Fonction : Auteur
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T. Hryn’ova
- Fonction : Auteur
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S. Jézéquel
- Fonction : Auteur
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S. Crépé-Renaudin
- Fonction : Auteur
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M.H. Genest
- Fonction : Auteur
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F. Ledroit-Guillon
- Fonction : Auteur
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F. Malek
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B. Trocmé
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Résumé
The production of two prompt $J/\psi$ mesons, each with transverse momenta $p_{\mathrm{T}}>8.5$ GeV and rapidity $|y| < 2.1$, is studied using a sample of proton-proton collisions at $\sqrt{s} = 8$ TeV, corresponding to an integrated luminosity of 11.4 fb$^{-1}$ collected in 2012 with the ATLAS detector at the LHC. The differential cross-section, assuming unpolarised $J/\psi$ production, is measured as a function of the transverse momentum of the lower-$p_{\mathrm{T}}$ $J/\psi$ meson, di-$J/\psi$ $p_{\mathrm{T}}$ and mass, the difference in rapidity between the two $J/\psi$ mesons, and the azimuthal angle between the two $J/\psi$ mesons. The fraction of prompt pair events due to double parton scattering is determined by studying kinematic correlations between the two $J/\psi$ mesons. The total and double parton scattering cross-sections are compared with predictions. The effective cross-section of double parton scattering is measured to be $\sigma_{\mathrm{eff}} = 6.3 \pm 1.6 \mathrm{(stat)} \pm 1.0 \mathrm{(syst)} \pm 0.1 \mathrm{(BF)} \pm 0.1 \mathrm{(lumi)}$ mb.