Upsilon cross section in p+p collisions at sqrt(s) = 200 GeV
STAR Collaboration, B. I. Abelev, M. M. Aggarwal, Z. Ahammed, A. V. Alakhverdyants, B. D. Anderson, D. Arkhipkin, G. S. Averichev, J. Balewski, L. S. Barnby, S. Baumgart, D. R. Beavis, R. Bellwied, M. J. Betancourt, R. R. Betts, A. Bhasin, A. K. Bhati, H. Bichsel, J. Bielcik, J. Bielcikova, B. Biritz, L. C. Bland, B. E. Bonner, J. Bouchet, E. Braidot, A. V. Brandin, A. Bridgeman, E. Bruna, S. Bueltmann, I. Bunzarov, T. P. Burton, X. Z. Cai, H. Caines, M. Calderón de la Barca Sánchez, O. Catu, D. Cebra, R. Cendejas, M. C. Cervantes, Z. Chajecki, P. Chaloupka, S. Chattopadhyay, H. F. Chen, J. H. Chen, J. Y. Chen, J. Cheng, M. Cherney, A. Chikanian, K. E. Choi, W. Christie, P. Chung, R. F. Clarke, M. J. M. Codrington, R. Corliss, J. G. Cramer, H. J. Crawford, D. Das, S. Dash, A. Davila Leyva, L. C. De Silva, R. R. Debbe, T. G. Dedovich, M. DePhillips, A. A. Derevschikov, R. Derradi de Souza, L. Didenko, P. Djawotho, S. M. Dogra, X. Dong, J. L. Drachenberg, J. E. Draper, J. C. Dunlop, M. R. Dutta Mazumdar, L. G. Efimov, E. Elhalhuli, M. Elnimr, J. Engelage, G. Eppley, B. Erazmus, M. Estienne, L. Eun, O. Evdokimov, P. Fachini, R. Fatemi, J. Fedorisin, R. G. Fersch, P. Filip, E. Finch, V. Fine, Y. Fisyak, C. A. Gagliardi, D. R. Gangadharan, M. S. Ganti, E. J. Garcia-Solis, A. Geromitsos, F. Geurts, V. Ghazikhanian, P. Ghosh, Y. N. Gorbunov, A. Gordon, O. Grebenyuk, D. Grosnick, B. Grube, S. M. Guertin, A. Gupta, N. Gupta, W. Guryn, B. Haag, T. J. Hallman, A. Hamed, L-X. Han, J. W. Harris, J. P. Hays-Wehle, M. Heinz, S. Heppelmann, A. Hirsch, E. Hjort, A. M. Hoffman, G. W. Hoffmann, D. J. Hofman, R. S. Hollis, H. Z. Huang, T. J. Humanic, L. Huo, G. Igo, A. Iordanova, P. Jacobs, W. W. Jacobs, P. Jakl, C. Jena, F. Jin, C. L. Jones, P. G. Jones, J. Joseph, E. G. Judd, S. Kabana, K. Kajimoto, K. Kang, J. Kapitan, K. Kauder, D. Keane, A. Kechechyan, D. Kettler, D. P. Kikola, J. Kiryluk, A. Kisiel, A. G. Knospe, A. Kocoloski, D. D. Koetke, T. Kollegger, J. Konzer, M. Kopytine, I. Koralt, W. Korsch, L. Kotchenda, V. Kouchpil, P. Kravtsov, K. Krueger, M. Krus, L. Kumar, P. Kurnadi, M. A. C. Lamont, J. M. Landgraf, S. LaPointe, J. Lauret, A. Lebedev, R. Lednicky, C-H. Lee, J. H. Lee, W. Leight, M. J. LeVine, C. Li, L. Li, N. Li, W. Li, X. Li, X. Li, Y. Li, Z. Li, G. Lin, S. J. Lindenbaum, M. A. Lisa, F. Liu, H. Liu, J. Liu, T. Ljubicic, W. J. Llope, R. S. Longacre, W. A. Love, Y. Lu, G. L. Ma, Y. G. Ma, D. P. Mahapatra, R. Majka, O. I. Mall, L. K. Mangotra, R. Manweiler, S. Margetis, C. Markert, H. Masui, H. S. Matis, Yu. A. Matulenko, D. McDonald, T. S. McShane, A. Meschanin, R. Milner, N. G. Minaev, S. Mioduszewski, A. Mischke, M. K. Mitrovski, B. Mohanty, M. M. Mondal, D. A. Morozov, M. G. Munhoz, B. K. Nandi, C. Nattrass, T. K. Nayak, J. M. Nelson, P. K. Netrakanti, M. J. Ng, L. V. Nogach, S. B. Nurushev, G. Odyniec, A. Ogawa, H. Okada, V. Okorokov, D. Olson, M. Pachr, B. S. Page, S. K. Pal, Y. Pandit, Y. Panebratsev, T. Pawlak, T. Peitzmann, V. Perevoztchikov, C. Perkins, W. Peryt, S. C. Phatak, P. Pile, M. Planinic, M. A. Ploskon, J. Pluta, D. Plyku, N. Poljak, A. M. Poskanzer, B. V. K. S. Potukuchi, C. B. Powell, D. Prindle, C. Pruneau, N. K. Pruthi, P. R. Pujahari, J. Putschke, R. Raniwala, S. Raniwala, R. L. Ray, R. Redwine, R. Reed, J. M. Rehberg, H. G. Ritter, J. B. Roberts, O. V. Rogachevskiy, J. L. Romero, A. Rose, C. Roy, L. Ruan, R. Sahoo, S. Sakai, I. Sakrejda, T. Sakuma, S. Salur, J. Sandweiss, E. Sangaline, J. Schambach, R. P. Scharenberg, N. Schmitz, T. R. Schuster, J. Seele, J. Seger, I. Selyuzhenkov, P. Seyboth, E. Shahaliev, M. Shao, M. Sharma, S. S. Shi, E. P. Sichtermann, F. Simon, R. N. Singaraju, M. J. Skoby, N. Smirnov, P. Sorensen, J. Sowinski, H. M. Spinka, B. Srivastava, T. D. S. Stanislaus, D. Staszak, J. R. Stevens, R. Stock, M. Strikhanov, B. Stringfellow, A. A. P. Suaide, M. C. Suarez, N. L. Subba, M. Sumbera, X. M. Sun, Y. Sun, Z. Sun, B. Surrow, T. J. M. Symons, A. Szanto de Toledo, J. Takahashi, A. H. Tang, Z. Tang, L. H. Tarini, T. Tarnowsky, D. Thein, J. H. Thomas, J. Tian, A. R. Timmins, S. Timoshenko, D. Tlusty, M. Tokarev, T. A. Trainor, V. N. Tram, S. Trentalange, R. E. Tribble, O. D. Tsai, J. Ulery, T. Ullrich, D. G. Underwood, G. Van Buren, M. van Leeuwen, G. van Nieuwenhuizen, J. A. Vanfossen, R. Varma, G. M. S. Vasconcelos, A. N. Vasiliev, F. Videbaek, Y. P. Viyogi, S. Vokal, S. A. Voloshin, M. Wada, M. Walker, F. Wang, G. Wang, H. Wang, J. S. Wang, Q. Wang, X. L. Wang, Y. Wang, G. Webb, J. C. Webb, G. D. Westfall, C. Whitten, H. Wieman, E. Wingfield, S. W. Wissink, R. Witt, Y. Wu, W. Xie, N. Xu, Q. H. Xu, W. Xu, Y. Xu, Z. Xu, L. Xue, Y. Yang, P. Yepes, K. Yip, I-K. Yoo, Q. Yue, M. Zawisza, H. Zbroszczyk, W. Zhan, S. Zhang, W. M. Zhang, X. P. Zhang, Y. Zhang, Z. P. Zhang, J. Zhao, C. Zhong, J. Zhou, W. Zhou, X. Zhu, Y. H. Zhu, R. Zoulkarneev, Y. Zoulkarneeva
TL;DR
This study reports the first STAR measurement of the Upsilon(1S+2S+3S) to e+e− cross section at midrapidity in p+p collisions at 200 GeV, establishing a crucial baseline for quarkonium production at RHIC energies. Utilizing a two-stage BEMC-based trigger (L0/L2) and a detailed offline analysis, the authors extract the Υ(1S+2S+3S) yield while disentangling Drell-Yan and bb̄ continuum contributions via Crystal-Ball fits and continuum parameterizations. The results favor NLO pQCD calculations in the Color Evaporation Model and show that the Color Singlet Model underpredicts the cross section by about 2σ, aligning with the energy trend seen in world data. The work also quantifies the Drell-Yan plus bb̄ continuum cross section and outlines how increased luminosity will enable separation of the Υ states and more precise tests of QCD in both p+p and heavy-ion collisions.
Abstract
We report on a measurement of the Upsilon(1S+2S+3S) -> e+e- cross section at midrapidity in p+p collisions at sqrt(s)=200 GeV. We find the cross section to be 114 +/- 38 (stat.) +23,-24 (syst.) pb. Perturbative QCD calculations at next-to-leading order in the Color Evaporation Model are in agreement with our measurement, while calculations in the Color Singlet Model underestimate it by 2 sigma. Our result is consistent with the trend seen in world data as a function of the center-of-mass energy of the collision and extends the availability of Upsilon data to RHIC energies. The dielectron continuum in the invariant mass range near the Upsilon is also studied to obtain a combined cross section of Drell-Yan plus (b b-bar) -> e+e-.
