# Study of $J/\psi$ production in jets

**Authors:** LHCb collaboration: R. Aaij, B. Adeva, M. Adinolfi, Z. Ajaltouni, S., Akar, J. Albrecht, F. Alessio, M. Alexander, S. Ali, G. Alkhazov, P. Alvarez, Cartelle, A.A. Alves Jr, S. Amato, S. Amerio, Y. Amhis, L. An, L. Anderlini,, G. Andreassi, M. Andreotti, J.E. Andrews, R.B. Appleby, F. Archilli, P., d'Argent, J. Arnau Romeu, A. Artamonov, M. Artuso, E. Aslanides, G. Auriemma,, M. Baalouch, I. Babuschkin, S. Bachmann, J.J. Back, A. Badalov, C. Baesso, S., Baker, V. Balagura, W. Baldini, A. Baranov, R.J. Barlow, C. Barschel, S., Barsuk, W. Barter, F. Baryshnikov, M. Baszczyk, V. Batozskaya, B. Batsukh, V., Battista, A. Bay, L. Beaucourt, J. Beddow, F. Bedeschi, I. Bediaga, A., Beiter, L.J. Bel, V. Bellee, N. Belloli, K. Belous, I. Belyaev, E. Ben-Haim,, G. Bencivenni, S. Benson, S. Beranek, A. Berezhnoy, R. Bernet, A. Bertolin,, C. Betancourt, F. Betti, M.-O. Bettler, M. van Beuzekom, Ia. Bezshyiko, S., Bifani, P. Billoir, T. Bird, A. Birnkraut, A. Bitadze, A. Bizzeti, T. Blake,, F. Blanc, J. Blouw, S. Blusk, V. Bocci, T. Boettcher, A. Bondar, N. Bondar,, W. Bonivento, I. Bordyuzhin, A. Borgheresi, S. Borghi, M. Borisyak, M., Borsato, F. Bossu, M. Boubdir, T.J.V. Bowcock, E. Bowen, C. Bozzi, S. Braun,, M. Britsch, T. Britton, J. Brodzicka, E. Buchanan, C. Burr, A. Bursche, J., Buytaert, S. Cadeddu, R. Calabrese, M. Calvi, M. Calvo Gomez, A. Camboni, P., Campana, D.H. Campora Perez, L. Capriotti, A. Carbone, G. Carboni, R., Cardinale, A. Cardini, P. Carniti, L. Carson, K. Carvalho Akiba, G. Casse, L., Cassina, L. Castillo Garcia, M. Cattaneo, G. Cavallero, R. Cenci, D. Chamont,, M. Charles, Ph. Charpentier, G. Chatzikonstantinidis, M. Chefdeville, S., Chen, S.-F. Cheung, V. Chobanova, M. Chrzaszcz, X. Cid Vidal, G. Ciezarek,, P.E.L. Clarke, M. Clemencic, H.V. Cliff, J. Closier, V. Coco, J. Cogan, E., Cogneras, V. Cogoni, L. Cojocariu, G. Collazuol, P. Collins, A., Comerma-Montells, A. Contu, A. Cook, G. Coombs, S. Coquereau, G. Corti, M., Corvo, C.M. Costa Sobral, B. Couturier, G.A. Cowan, D.C. Craik, A. Crocombe,, M. Cruz Torres, S. Cunliffe, R. Currie, C. D'Ambrosio, F. Da Cunha Marinho,, E. Dall'Occo, J. Dalseno, P.N.Y. David, A. Davis, K. De Bruyn, S. De Capua,, M. De Cian, J.M. De Miranda, L. De Paula, M. De Serio, P. De Simone, C.T., Dean, D. Decamp, M. Deckenhoff, L. Del Buono, M. Demmer, A. Dendek, D., Derkach, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, A. Di Canto, H.Diehl, H. Dijkstra,, F. Dordei, M. Dorigo, A. Dosil Su\'arez, A. Dovbnya, K. Dreimanis, L. Dufour,, G. Dujany, K. Dungs, P. Durante, R. Dzhelyadin, A. Dziurda, A. Dzyuba, N., D\'el\'eage, S. Easo, M. Ebert, U. Egede, V. Egorychev, S. Eidelman, S., Eisenhardt, U. Eitschberger, R. Ekelhof, L. Eklund, S. Ely, S. Esen, H.M., Evans, T. Evans, A. Falabella, N. Farley, S. Farry, R. Fay, D. Fazzini, D., Ferguson, G. Fernandez, A. Fernandez Prieto, F. Ferrari, F. Ferreira, Rodrigues, M. Ferro-Luzzi, S. Filippov, R.A. Fini, M. Fiore, M. Fiorini, M., Firlej, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, K. Fohl, M. Fontana, F., Fontanelli, D.C. Forshaw, R. Forty, V. Franco Lima, M. Frank, C. Frei, J. Fu,, W. Funk, E. Furfaro, C. F\"arber, A. Gallas Torreira, D. Galli, S. Gallorini,, S. Gambetta, M. Gandelman, P. Gandini, Y. Gao, L.M. Garcia Martin, J., Garc\'ia Pardi\~nas, J. Garra Tico, L. Garrido, P.J. Garsed, D. Gascon, C., Gaspar, L. Gavardi, G. Gazzoni, D. Gerick, E. Gersabeck, M. Gersabeck, T., Gershon, Ph. Ghez, S. Gian\`i, V. Gibson, O.G. Girard, L. Giubega, K. Gizdov,, V.V. Gligorov, D. Golubkov, A. Golutvin, A. Gomes, I.V. Gorelov, C. Gotti, E., Govorkova, R. Graciani Diaz, L.A. Granado Cardoso, E. Graug\'es, E., Graverini, G. Graziani, A. Grecu, R. Greim, P. Griffith, L. Grillo, B.R., Gruberg Cazon, O. Gr\"unberg, E. Gushchin, Yu. Guz, T. Gys, C. G\"obel, T., Hadavizadeh, C. Hadjivasiliou, G. Haefeli, C. Haen, S.C. Haines, B. Hamilton,, X. Han, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, S.T. Harnew, J. Harrison, M. Hatch,, J. He, T. Head, A. Heister, K. Hennessy, P. Henrard, L. Henry, E. van, Herwijnen, M. He{\ss}, A. Hicheur, D. Hill, C. Hombach, H. Hopchev, W., Hulsbergen, T. Humair, M. Hushchyn, D. Hutchcroft, M. Idzik, P. Ilten, R., Jacobsson, A. Jaeger, J. Jalocha, E. Jans, A. Jawahery, F. Jiang, M. John, D., Johnson, C.R. Jones, C. Joram, B. Jost, N. Jurik, S. Kandybei, M. Karacson,, J.M. Kariuki, S. Karodia, M. Kecke, M. Kelsey, M. Kenzie, T. Ketel, E., Khairullin, B. Khanji, C. Khurewathanakul, T. Kirn, S. Klaver, K., Klimaszewski, T. Klimkovich, S. Koliiev, M. Kolpin, I. Komarov, P., Koppenburg, A. Kosmyntseva, A. Kozachuk, M. Kozeiha, L. Kravchuk, K. Kreplin,, M. Kreps, P. Krokovny, F. Kruse, W. Krzemien, W. Kucewicz, M. Kucharczyk, V., Kudryavtsev, A.K. Kuonen, K. Kurek, T. Kvaratskheliya, D. Lacarrere, G., Lafferty, A. Lai, G. Lanfranchi, C. Langenbruch, T. Latham, C. Lazzeroni, R., Le Gac, J. van Leerdam, A. Leflat, J. Lefran\c{c}ois, R. Lef\`evre, F., Lemaitre, E. Lemos Cid, O. Leroy, T. Lesiak, B. Leverington, T. Li, Y. Li, T., Likhomanenko, R. Lindner, C. Linn, F. Lionetto, X. Liu, D. Loh, I. Longstaff,, J.H. Lopes, D. Lucchesi, M. Lucio Martinez, H. Luo, A. Lupato, E. Luppi, O., Lupton, A. Lusiani, X. Lyu, F. Machefert, F. Maciuc, O. Maev, K. Maguire, S., Malde, A. Malinin, T. Maltsev, G. Manca, G. Mancinelli, P. Manning, J., Maratas, J.F. Marchand, U. Marconi, C. Marin Benito, M. Marinangeli, P., Marino, J. Marks, G. Martellotti, M. Martin, M. Martinelli, D. Martinez, Santos, F. Martinez Vidal, D. Martins Tostes, L.M. Massacrier, A., Massafferri, R. Matev, A. Mathad, Z. Mathe, C. Matteuzzi, A. Mauri, E., Maurice, B. Maurin, A. Mazurov, M. McCann, A. McNab, R. McNulty, B. Meadows,, F. Meier, M. Meissner, D. Melnychuk, M. Merk, A. Merli, E. Michielin, D.A., Milanes, M.-N. Minard, D.S. Mitzel, A. Mogini, J. Molina Rodriguez, I.A., Monroy, S. Monteil, M. Morandin, P. Morawski, A. Mord\`a, M.J. Morello, O., Morgunova, J. Moron, A.B. Morris, R. Mountain, F. Muheim, M. Mulder, M., Mussini, D. M\"uller, J. M\"uller, K. M\"uller, V. M\"uller, P. Naik, T., Nakada, R. Nandakumar, A. Nandi, I. Nasteva, M. Needham, N. Neri, S. Neubert,, N. Neufeld, M. Neuner, T.D. Nguyen, C. Nguyen-Mau, S. Nieswand, R. Niet, N., Nikitin, T. Nikodem, A. Nogay, A. Novoselov, D.P. O'Hanlon, A., Oblakowska-Mucha, V. Obraztsov, S. Ogilvy, O. Okhrimenko, R. Oldeman, C.J.G., Onderwater, J.M. Otalora Goicochea, A. Otto, P. Owen, A. Oyanguren, P.R., Pais, A. Palano, M. Palutan, A. Papanestis, M. Pappagallo, L.L. Pappalardo,, W. Parker, C. Parkes, G. Passaleva, A. Pastore, G.D. Patel, M. Patel, C., Patrignani, A. Pearce, A. Pellegrino, G. Penso, M. Pepe Altarelli, S., Perazzini, P. Perret, L. Pescatore, K. Petridis, A. Petrolini, A. Petrov, M., Petruzzo, E. Picatoste Olloqui, B. Pietrzyk, M. Pikies, D. Pinci, A. Pistone,, A. Piucci, V. Placinta, S. Playfer, M. Plo Casasus, T. Poikela, F. Polci, A., Poluektov, I. Polyakov, E. Polycarpo, G.J. Pomery, S. Ponce, A. Popov, D., Popov, B. Popovici, S. Poslavskii, C. Potterat, E. Price, J.D. Price, J., Prisciandaro, A. Pritchard, C. Prouve, V. Pugatch, A. Puig Navarro, G. Punzi,, W. Qian, R. Quagliani, B. Rachwal, J.H. Rademacker, M. Rama, M. Ramos Pernas,, M.S. Rangel, I. Raniuk, F. Ratnikov, G. Raven, F. Redi, S. Reichert, A.C. dos, Reis, C. Remon Alepuz, V. Renaudin, S. Ricciardi, S. Richards, M. Rihl, K., Rinnert, V. Rives Molina, P. Robbe, A.B. Rodrigues, E. Rodrigues, J.A., Rodriguez Lopez, P. Rodriguez Perez, A. Rogozhnikov, S. Roiser, A. Rollings,, V. Romanovskiy, A. Romero Vidal, J.W. Ronayne, M. Rotondo, M.S. Rudolph, T., Ruf, P. Ruiz Valls, J.J. Saborido Silva, E. Sadykhov, N. Sagidova, B. Saitta,, V. Salustino Guimaraes, D. Sanchez Gonzalo, C. Sanchez Mayordomo, B., Sanmartin Sedes, R. Santacesaria, C. Santamarina Rios, M. Santimaria, E., Santovetti, A. Sarti, C. Satriano, A. Satta, D.M. Saunders, D. Savrina, S., Schael, M. Schellenberg, M. Schiller, H. Schindler, M. Schlupp, M., Schmelling, T. Schmelzer, B. Schmidt, O. Schneider, A. Schopper, H.F., Schreiner, K. Schubert, M. Schubiger, M.-H. Schune, R. Schwemmer, B., Sciascia, A. Sciubba, A. Semennikov, A. Sergi, N. Serra, J. Serrano, L., Sestini, P. Seyfert, M. Shapkin, I. Shapoval, Y. Shcheglov, T. Shears, L., Shekhtman, V. Shevchenko, B.G. Siddi, R. Silva Coutinho, L. Silva de, Oliveira, G. Simi, S. Simone, M. Sirendi, N. Skidmore, T. Skwarnicki, E., Smith, I.T. Smith, J. Smith, M. Smith, l. Soares Lavra, M.D. Sokoloff, F.J.P., Soler, B. Souza De Paula, B. Spaan, P. Spradlin, S. Sridharan, F. Stagni, M., Stahl, S. Stahl, P. Stefko, S. Stefkova, O. Steinkamp, S. Stemmle, O., Stenyakin, H. Stevens, S. Stevenson, S. Stoica, S. Stone, B. Storaci, S., Stracka, M.E. Stramaglia, M. Straticiuc, U. Straumann, L. Sun, W. Sutcliffe,, K. Swientek, V. Syropoulos, M. Szczekowski, T. Szumlak, S. T'Jampens, A., Tayduganov, T. Tekampe, G. Tellarini, F. Teubert, E. Thomas, J. van Tilburg,, M.J. Tilley, V. Tisserand, M. Tobin, S. Tolk, L. Tomassetti, D. Tonelli, S., Topp-Joergensen, F. Toriello, E. Tournefier, S. Tourneur, K. Trabelsi, M., Traill, M.T. Tran, M. Tresch, A. Trisovic, A. Tsaregorodtsev, P. Tsopelas, A., Tully, N. Tuning, A. Ukleja, A. Ustyuzhanin, U. Uwer, C. Vacca, V. Vagnoni,, A. Valassi, S. Valat, G. Valenti, R. Vazquez Gomez, P. Vazquez Regueiro, S., Vecchi, M. van Veghel, J.J. Velthuis, M. Veltri, G. Veneziano, A., Venkateswaran, M. Vernet, M. Vesterinen, J.V. Viana Barbosa, B. Viaud, D., Vieira, M. Vieites Diaz, H. Viemann, X. Vilasis-Cardona, M. Vitti, V. Volkov,, A. Vollhardt, B. Voneki, A. Vorobyev, V. Vorobyev, C. Vo{\ss}, J.A. de Vries,, C. V\'azquez Sierra, R. Waldi, C. Wallace, R. Wallace, J. Walsh, J. Wang,, D.R. Ward, H.M. Wark, N.K. Watson, D. Websdale, A. Weiden, M. Whitehead, J., Wicht, G. Wilkinson, M. Wilkinson, M. Williams, M.P. Williams, M. Williams,, T. Williams, F.F. Wilson, J. Wimberley, J. Wishahi, W. Wislicki, M. Witek, G., Wormser, S.A. Wotton, K. Wraight, K. Wyllie, Y. Xie, Z. Xing, Z. Xu, Z. Yang,, Y. Yao, H. Yin, J. Yu, X. Yuan, O. Yushchenko, K.A. Zarebski, M. Zavertyaev,, L. Zhang, Y. Zhang, Y. Zhang, A. Zhelezov, Y. Zheng, X. Zhu, V. Zhukov, S., Zucchelli

arXiv: 1701.05116 · 2017-05-17

## TL;DR

This paper measures the fraction of jet momentum carried by $J/$ mesons in proton-proton collisions at 13 TeV, revealing discrepancies with theoretical predictions for prompt production.

## Contribution

First measurement of the $p_T$ fraction of prompt $J/$ mesons in jets at any experiment, providing new insights into quarkonium production mechanisms.

## Key findings

- $z$ distribution for $J/$ from $b$-hadron decays matches expectations.
- Prompt $J/$ results do not align with fixed-order non-relativistic QCD predictions.
- First such measurement at any experiment.

## Abstract

The production of $J/\psi$ mesons in jets is studied in the forward region of proton-proton collisions using data collected with the LHCb detector at a center-of-mass energy of 13 TeV. The fraction of the jet transverse momentum carried by the $J/\psi$ meson, $z \equiv p_{\rm T}(J/\psi)/p_{\rm T}({\rm jet})$, is measured using jets with $p_{\rm T}({\rm jet}) > 20$ GeV in the pseudorapidity range $2.5 < \eta({\rm jet}) < 4.0$. The observed $z$ distribution for $J/\psi$ mesons produced in $b$-hadron decays is consistent with expectations. However, the results for prompt $J/\psi$ production do not agree with predictions based on fixed-order non-relativistic QCD. This is the first measurement of the $p_{\rm T}$ fraction carried by prompt $J/\psi$ mesons in jets at any experiment.

## Full text

_Full body text omitted from this summary view._ Fetch the complete paper as Markdown: https://tomesphere.com/paper/1701.05116/full.md

## Figures

13 figures with captions in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1701.05116/full.md

## References

64 references — full list in the complete paper: https://tomesphere.com/paper/1701.05116/full.md

---
Source: https://tomesphere.com/paper/1701.05116