Measurement of inelastic, single- and double-diffraction cross sections in proton-proton collisions at the LHC with ALICE

B. Abelev, J. Adam, D. Adamová, A. M. Adare, M. M. Aggarwal, G. Aglieri Rinella, A. G. Agocs, A. Agostinelli, S. Aguilar Salazar, Z. Ahammed, A. Ahmad Masoodi, N. Ahmad, S. A. Ahn, S. U. Ahn, A. Akindinov, D. Aleksandrov, B. Alessandro, R. Alfaro Molina, A. Alici, A. AlkinE. Almaráz Aviña, J. Alme, T. Alt, V. Altini, S. Altinpinar, I. Altsybeev, C. Andrei, A. Andronic, V. Anguelov, J. Anielski, C. Anson, T. Antičić, F. Antinori, P. Antonioli, L. Aphecetche, H. Appelshäuser, N. Arbor, S. Arcelli, A. Arend, N. Armesto, R. Arnaldi, T. Aronsson, I. C. Arsene, M. Arslandok, A. Asryan, A. Augustinus, R. Averbeck, T. C. Awes, J. Äystö, M. D. Azmi, M. Bach, A. Badalà, Y. W. Baek, R. Bailhache, R. Bala, R. Baldini Ferroli, A. Baldisseri, A. Baldit, F. Baltasar Dos Santos Pedrosa, J. Bán, R. C. Baral, R. Barbera, F. Barile, G. G. Barnaföldi, L. S. Barnby, V. Barret, J. Bartke, M. Basile, N. Bastid, S. Basu, B. Bathen, G. Batigne, B. Batyunya, C. Baumann, I. G. Bearden, H. Beck, N. K. Behera, I. Belikov, F. Bellini, R. Bellwied, E. Belmont-Moreno, G. Bencedi, S. Beole, I. Berceanu, A. Bercuci, Y. Berdnikov, D. Berenyi, A. A.E. Bergognon, D. Berzano, L. Betev, A. Bhasin, A. K. Bhati, J. Bhom, N. Bianchi, L. Bianchi, C. Bianchin, J. Bielčík, J. Bielčíková, A. Bilandzic, S. Bjelogrlic, F. Blanco, F. Blanco, D. Blau, C. Blume, M. Boccioli, N. Bock, S. Böttger, A. Bogdanov, H. Bøggild, M. Bogolyubsky, L. Boldizsár, M. Bombara, J. Book, H. Borel, A. Borissov, S. Bose, F. Bossú, M. Botje, E. Botta, B. Boyer, E. Braidot, P. Braun-Munzinger, M. Bregant, T. Breitner, T. A. Browning, M. Broz, R. Brun, E. Bruna, G. E. Bruno, D. Budnikov, H. Buesching, S. Bufalino, O. Busch, Z. Buthelezi, D. Caballero Orduna, D. Caffarri, X. Cai, H. Caines, E. Calvo Villar, P. Camerini, V. Canoa Roman, G. Cara Romeo, F. Carena, W. Carena, N. Carlin Filho, F. Carminati, A. Casanova Díaz, J. Castillo Castellanos, J. F. Castillo Hernandez, E. A.R. Casula, V. Catanescu, C. Cavicchioli, C. Ceballos Sanchez, J. Cepila, P. Cerello, B. Chang, S. Chapeland, J. L. Charvet, S. Chattopadhyay, S. Chattopadhyay, I. Chawla, M. Cherney, C. Cheshkov, B. Cheynis, V. Chibante Barroso, D. D. Chinellato, P. Chochula, M. Chojnacki, S. Choudhury, P. Christakoglou, C. H. Christensen, P. Christiansen, T. Chujo, S. U. Chung, C. Cicalo, L. Cifarelli, F. Cindolo, J. Cleymans, F. Coccetti, F. Colamaria, D. Colella, G. Conesa Balbastre, Z. Conesa del Valle, P. Constantin, G. Contin, J. G. Contreras, T. M. Cormier, Y. Corrales Morales, P. Cortese, I. Cortés Maldonado, M. R. Cosentino, F. Costa, M. E. Cotallo, E. Crescio, P. Crochet, E. Cruz Alaniz, E. Cuautle, L. Cunqueiro, A. Dainese, H. H. Dalsgaard, A. Danu, D. Das, K. Das, I. Das, S. Dash, A. Dash, S. De, G. O.V. de Barros, A. de Caro, G. de Cataldo, J. de Cuveland, A. de Falco, D. de Gruttola, H. Delagrange, A. Deloff, V. Demanov, N. de Marco, E. Dénes, S. de Pasquale, A. Deppman, G. D Erasmo, R. de Rooij, M. A. Diaz Corchero, D. Di Bari, T. Dietel, C. Di Giglio, S. Di Liberto, A. Di Mauro, P. Di Nezza, R. Divià, Djuvsland, A. Dobrin, T. Dobrowolski, I. Domínguez, B. Dönigus, O. Dordic, O. Driga, A. K. Dubey, A. Dubla, L. Ducroux, P. Dupieux, M. R. Dutta Majumdar, A. K. Dutta Majumdar, D. Elia, D. Emschermann, H. Engel, B. Erazmus, H. A. Erdal, B. Espagnon, M. Estienne, S. Esumi, D. Evans, G. Eyyubova, D. Fabris, J. Faivre, D. Falchieri, A. Fantoni, M. Fasel, R. Fearick, A. Fedunov, D. Fehlker, L. Feldkamp, D. Felea, B. Fenton-Olsen, G. Feofilov, A. Fernández Téllez, A. Ferretti, R. Ferretti, A. Festanti, J. Figiel, M. A.S. Figueredo, S. Filchagin, D. Finogeev, F. M. Fionda, E. M. Fiore, M. Floris, S. Foertsch, P. Foka, S. Fokin, E. Fragiacomo, A. Francescon, U. Frankenfeld, U. Fuchs, C. Furget, M. Fusco Girard, J. J. Gaardhøje, M. Gagliardi, A. Gago, M. Gallio, D. R. Gangadharan, P. Ganoti, C. Garabatos, E. Garcia-Solis, I. Garishvili, J. Gerhard, M. Germain, C. Geuna, M. Gheata, A. Gheata, B. Ghidini, P. Ghosh, P. Gianotti, M. R. Girard, P. Giubellino, E. Gladysz-Dziadus, P. Glässel, R. Gomez, E. G. Ferreiro, L. H. González-Trueba, P. González-Zamora, S. Gorbunov, A. Goswami, S. Gotovac, V. Grabski, L. K. Graczykowski, R. Grajcarek, A. Grelli, C. Grigoras, A. Grigoras, V. Grigoriev, S. Grigoryan, A. Grigoryan, B. Grinyov, N. Grion, P. Gros, J. F. Grosse-Oetringhaus, J. Y. Grossiord, R. Grosso, F. Guber, R. Guernane, C. Guerra Gutierrez, B. Guerzoni, M. Guilbaud, K. Gulbrandsen, T. Gunji, A. Gupta, R. Gupta, H. Gutbrod, Haaland, C. Hadjidakis, M. Haiduc, H. Hamagaki, G. Hamar, B. H. Han, L. D. Hanratty, A. Hansen, Z. Harmanová-Tóthová, J. W. Harris, M. Hartig, D. Hasegan, D. Hatzifotiadou, A. Hayrapetyan, S. T. Heckel, M. Heide, H. Helstrup, A. Herghelegiu, G. Herrera Corral, N. Herrmann, B. A. Hess, K. F. Hetland, B. Hicks, P. T. Hille, B. Hippolyte, T. Horaguchi, Y. Hori, P. Hristov, I. Hřivnáčová, M. Huang, T. J. Humanic, D. S. Hwang, R. Ichou, R. Ilkaev, I. Ilkiv, M. Inaba, E. Incani, P. G. Innocenti, G. M. Innocenti, M. Ippolitov, M. Irfan, C. Ivan, A. Ivanov, M. Ivanov, V. Ivanov, O. Ivanytskyi, A. Jachołkowski, P. M. Jacobs, H. J. Jang, R. Janik, M. A. Janik, P. H.S.Y. Jayarathna, S. Jena, D. M. Jha, R. T. Jimenez Bustamante, L. Jirden, P. G. Jones, H. Jung, A. Jusko, A. B. Kaidalov, V. Kakoyan, S. Kalcher, P. Kaliňák, T. Kalliokoski, A. Kalweit, J. H. Kang, V. Kaplin, A. Karasu Uysal, O. Karavichev, T. Karavicheva, E. Karpechev, A. Kazantsev, U. Kebschull, R. Keidel, P. Khan, S. A. Khan, M. M. Khan, A. Khanzadeev, Y. Kharlov, B. Kileng, S. Kim, B. Kim, T. Kim, D. J. Kim, D. W. Kim, J. H. Kim, J. S. Kim, M. Kim, M. Kim, S. Kirsch, I. Kisel, S. Kiselev, A. Kisiel, J. L. Klay, J. Klein, C. Klein-Bösing, M. Kliemant, A. Kluge, M. L. Knichel, A. G. Knospe, K. Koch, M. K. Köhler, T. Kollegger, A. Kolojvari, V. Kondratiev, N. Kondratyeva, A. Konevskikh, A. Korneev, R. Kour, M. Kowalski, S. Kox, G. Koyithatta Meethaleveedu, J. Kral, I. Králik, F. Kramer, I. Kraus, T. Krawutschke, M. Krelina, M. Kretz, M. Krivda, F. Krizek, M. Krus, E. Kryshen, M. Krzewicki, Y. Kucheriaev, T. Kugathasan, C. Kuhn, P. G. Kuijer, I. Kulakov, J. Kumar, P. Kurashvili, A. B. Kurepin, A. Kurepin, A. Kuryakin, V. Kushpil, S. Kushpil, H. Kvaerno, M. J. Kweon, Y. Kwon, P. Ladrón de Guevara, I. Lakomov, R. Langoy, S. L. La Pointe, C. Lara, A. Lardeux, P. La Rocca, R. Lea, Y. Le Bornec, M. Lechman, S. C. Lee, G. R. Lee, K. S. Lee, F. Lefèvre, J. Lehnert, M. Lenhardt, V. Lenti, H. León, M. Leoncino, I. León Monzón, H. León Vargas, P. Lévai, J. Lien, R. Lietava, S. Lindal, V. Lindenstruth, C. Lippmann, M. A. Lisa, L. Liu, V. R. Loggins, V. Loginov, S. Lohn, D. Lohner, C. Loizides, K. K. Loo, X. Lopez, E. López Torres, G. Løvhøiden, X. G. Lu, P. Luettig, M. Lunardon, J. Luo, G. Luparello, L. Luquin, C. Luzzi, K. Ma, R. Ma, D. M. Madagodahettige-Don, A. Maevskaya, M. Mager, D. P. Mahapatra, A. Maire, M. Malaev, I. Maldonado Cervantes, L. Malinina, M. V.D. Mal'Kevich, P. Malzacher, A. Mamonov, L. Mangotra, V. Manko, F. Manso, V. Manzari, Y. Mao, M. Marchisone, J. Mareš, G. V. Margagliotti, A. Margotti, A. Marín, C. A. Marin Tobon, C. Markert, M. Marquard, I. Martashvili, P. Martinengo, M. I. Martínez, A. Martínez Davalos, G. Martínez García, Y. Martynov, A. Mas, S. Masciocchi, M. Masera, A. Masoni, L. Massacrier, A. Mastroserio, Z. L. Matthews, A. Matyja, C. Mayer, J. Mazer, M. A. Mazzoni, F. Meddi, A. Menchaca-Rocha, J. Mercado Pérez, M. Meres, Y. Miake, L. Milano, J. Milosevic, A. Mischke, A. N. Mishra, D. Miśkowiec, C. Mitu, J. Mlynarz, B. Mohanty, L. Molnar, L. Montaño Zetina, M. Monteno, E. Montes, T. Moon, M. Morando, D. A. Moreira de Godoy, S. Moretto, A. Morsch, V. Muccifora, E. Mudnic, S. Muhuri, M. Mukherjee, H. Müller, M. G. Munhoz, L. Musa, A. Musso, B. K. Nandi, R. Nania, E. Nappi, C. Nattrass, N. P. Naumov, S. Navin, T. K. Nayak, S. Nazarenko, G. Nazarov, A. Nedosekin, M. Nicassio, M. Niculescu, B. S. Nielsen, T. Niida, S. Nikolaev, V. Nikolic, S. Nikulin, V. Nikulin, B. S. Nilsen, M. S. Nilsson, F. Noferini, P. Nomokonov, G. Nooren, N. Novitzky, A. Nyanin, A. Nyatha, C. Nygaard, J. Nystrand, A. Ochirov, H. Oeschler, S. Oh, S. K. Oh, J. Oleniacz, C. Oppedisano, A. Ortiz Velasquez, G. Ortona, A. Oskarsson, P. Ostrowski, J. Otwinowski, K. Oyama, K. Ozawa, Y. Pachmayer, M. Pachr, F. Padilla, P. Pagano, G. Paić, F. Painke, C. Pajares, S. K. Pal, A. Palaha, A. Palmeri, V. Papikyan, G. S. Pappalardo, W. J. Park, A. Passfeld, B. Pastirčák, D. I. Patalakha, V. Paticchio, A. Pavlinov, T. Pawlak, T. Peitzmann, H. Pereira Da Costa, E. Pereira de Oliveira Filho, D. Peresunko, C. E. Pérez Lara, E. Perez Lezama, D. Perini, D. Perrino, W. Peryt, A. Pesci, V. Peskov, Y. Pestov, V. Petráček, M. Petran, M. Petris, P. Petrov, M. Petrovici, C. Petta, S. Piano, A. Piccotti, M. Pikna, P. Pillot, O. Pinazza, L. Pinsky, N. Pitz, D. B. Piyarathna, M. Planinic, M. Płoskoń, J. Pluta, T. Pocheptsov, S. Pochybova, P. L.M. Podesta-Lerma, M. G. Poghosyan, K. Polák, B. Polichtchouk, A. Pop, S. Porteboeuf-Houssais, V. Pospíšil, B. Potukuchi, S. K. Prasad, R. Preghenella, F. Prino, C. A. Pruneau, I. Pshenichnov, S. Puchagin, G. Puddu, A. Pulvirenti, V. Punin, M. Putiš, J. Putschke, E. Quercigh, H. Qvigstad, A. Rachevski, A. Rademakers, T. S. Räihä, J. Rak, A. Rakotozafindrabe, L. Ramello, A. Ramírez Reyes, S. Raniwala, R. Raniwala, S. S. Räsänen, B. T. Rascanu, D. Rathee, K. F. Read, J. S. Real, K. Redlich, P. Reichelt, M. Reicher, R. Renfordt, A. R. Reolon, A. Reshetin, F. Rettig, J. P. Revol, K. Reygers, L. Riccati, R. A. Ricci, T. Richert, M. Richter, P. Riedler, W. Riegler, F. Riggi, B. Rodrigues Fernandes Rabacal, M. Rodríguez Cahuantzi, A. Rodriguez Manso, K. Røed, D. Rohr, D. Röhrich, R. Romita, F. Ronchetti, P. Rosnet, S. Rossegger, A. Rossi, P. Roy, C. Roy, A. J. Rubio Montero, R. Rui, R. Russo, E. Ryabinkin, A. Rybicki, S. Sadovsky, K. Šafařík, R. Sahoo, P. K. Sahu, J. Saini, H. Sakaguchi, S. Sakai, D. Sakata, C. A. Salgado, J. Salzwedel, S. Sambyal, V. Samsonov, X. Sanchez Castro, L. Šándor, A. Sandoval, M. Sano, S. Sano, R. Santo, R. Santoro, J. Sarkamo, E. Scapparone, F. Scarlassara, R. P. Scharenberg, C. Schiaua, R. Schicker, C. Schmidt, H. R. Schmidt, S. Schreiner, S. Schuchmann, J. Schukraft, Y. Schutz, K. Schwarz, K. Schweda, G. Scioli, E. Scomparin, R. Scott, G. Segato, I. Selyuzhenkov, S. Senyukov, J. Seo, S. Serci, E. Serradilla, A. Sevcenco, A. Shabetai, G. Shabratova, R. Shahoyan, N. Sharma, S. Sharma, S. Rohni, K. Shigaki, M. Shimomura, K. Shtejer, Y. Sibiriak, M. Siciliano, E. Sicking, S. Siddhanta, T. Siemiarczuk, D. Silvermyr, C. Silvestre, G. Simatovic, G. Simonetti, R. Singaraju, R. Singh, S. Singha, V. Singhal, B. C. Sinha, T. Sinha, B. Sitar, M. Sitta, T. B. Skaali, K. Skjerdal, R. Smakal, N. Smirnov, R. J.M. Snellings, C. Søgaard, R. Soltz, H. Son, M. Song, J. Song, C. Soos, F. Soramel, I. Sputowska, M. Spyropoulou-Stassinaki, B. K. Srivastava, J. Stachel, I. Stan, I. Stan, G. Stefanek, M. Steinpreis, E. Stenlund, G. Steyn, J. H. Stiller, D. Stocco, M. Stolpovskiy, K. Strabykin, P. Strmen, A. A.P. Suaide, M. A. Subieta Vásquez, T. Sugitate, C. Suire, M. Sukhorukov, R. Sultanov, M. Šumbera, T. Susa, T. J.M. Symons, A. Szanto de Toledo, I. Szarka, A. Szczepankiewicz, A. Szostak, M. Szymański, J. Takahashi, J. D. Tapia Takaki, A. Tauro, G. Tejeda Muñoz, A. Telesca, C. Terrevoli, J. Thäder, D. Thomas, R. Tieulent, A. R. Timmins, D. Tlusty, A. Toia, H. Torii, L. Toscano, V. Trubnikov, D. Truesdale, W. H. Trzaska, T. Tsuji, A. Tumkin, R. Turrisi, T. S. Tveter, J. Ulery, K. Ullaland, J. Ulrich, A. Uras, J. Urbán, G. M. Urciuoli, G. L. Usai, M. Vajzer, M. Vala, L. Valencia Palomo, S. Vallero, P. Vande Vyvre, M. van Leeuwen, L. Vannucci, A. Vargas, R. Varma, M. Vasileiou, A. Vasiliev, V. Vechernin, M. Veldhoen, M. Venaruzzo, E. Vercellin, S. Vergara, R. Vernet, M. Verweij, L. Vickovic, G. Viesti, O. Vikhlyantsev, Z. Vilakazi, O. Villalobos Baillie, Y. Vinogradov, A. Vinogradov, L. Vinogradov, T. Virgili, Y. P. Viyogi, A. Vodopyanov, S. Voloshin, K. Voloshin, G. Volpe, B. von Haller, D. Vranic, G. Øvrebekk, J. Vrláková, B. Vulpescu, A. Vyushin, V. Wagner, B. Wagner, R. Wan, M. Wang, D. Wang, Y. Wang, Y. Wang, K. Watanabe, M. Weber, J. P. Wessels, U. Westerhoff, J. Wiechula, J. Wikne, M. Wilde, A. Wilk, G. Wilk, M. C.S. Williams, B. Windelband, L. Xaplanteris Karampatsos, C. G. Yaldo, Y. Yamaguchi, H. Yang, S. Yang, S. Yasnopolskiy, J. Yi, Z. Yin, I. K. Yoo, J. Yoon, W. Yu, X. Yuan, I. Yushmanov, V. Zaccolo, C. Zach, C. Zampolli, S. Zaporozhets, A. Zarochentsev, P. Závada, N. Zaviyalov, H. Zbroszczyk, P. Zelnicek, I. S. Zgura, M. Zhalov, X. Zhang, H. Zhang, D. Zhou, Y. Zhou, F. Zhou, J. Zhu, J. Zhu, X. Zhu, A. Zichichi, A. Zimmermann, G. Zinovjev, Y. Zoccarato, M. Zynovyev, M. Zyzak

Research output: Contribution to journalArticlepeer-review

157 Citations (Scopus)

Abstract

Measurements of cross sections of inelastic and diffractive processes in proton-proton collisions at LHC energies were carried out with the ALICE detector. The fractions of diffractive processes in inelastic collisions were determined from a study of gaps in charged particle pseudorapidity distributions: for single diffraction (diffractive mass M X<200 GeV/c 2) σSDINEL = 0.21 ± 0.03, 0.20+0.07-0.08, and 0.20+0.04-0.07, respectively at centre-of-mass energies √s = 0.9, 2.76, and 7TeV; for double diffraction (for a pseudorapidity gap Δη>3) σ DDINEL=0.11±0.03,0.12±0.05, and 0.20+0.05-0.04, respectively at √s = 0.9, 2.76, and 7~\TeV. To measure the inelastic cross section, beam properties were determined with van der Meer scans, and, using a simulation of diffraction adjusted to data, the following values were obtained: σINEL = 62.8+2.4-4.0 (model) ±1.2 (lumi) mb at √s = 2.76 TeV and 73.2+2.0-4.6 (model) ±2.6 (lumi) mb at √s = 7 TeV. The single- and double-diffractive cross sections were calculated combining relative rates of diffraction with inelastic cross sections. The results are compared to previous measurements at proton-antiproton and proton-proton colliders at lower energies, to measurements by other experiments at the LHC, and to theoretical models.

Original languageEnglish
Article number2456
Pages (from-to)1-20
Number of pages20
JournalEuropean Physical Journal C
Volume73
Issue number6
DOIs
Publication statusPublished - 2013 Jun

Bibliographical note

Funding Information:
The ALICE collaboration would like to thank all its engineers and technicians for their invaluable contributions to the construction of the experiment and the CERN accelerator teams for the outstanding performance of the LHC complex. We are also grateful to R. Ciesielski, E. Gotsman, K. Goulianos, V. Khoze, G. Levin, S. Ostapchenko and M. Ryskin for providing us the numerical predictions of their models [–]. The ALICE collaboration acknowledges the following funding agencies for their support in building and running the ALICE detector: Calouste Gulbenkian Foundation from Lisbon and Swiss Fonds Kidagan, Armenia; Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP), Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP); National Natural Science Foundation of China (NSFC), the Chinese Ministry of Education (CMOE) and the Ministry of Science and Technology of China (MSTC); Ministry of Education and Youth of the Czech Republic; Danish Natural Science Research Council, the Carlsberg Foundation and the Danish National Research Foundation; The European Research Council under the European Community’s Seventh Framework Programme; Helsinki Institute of Physics and the Academy of Finland; French CNRS-IN2P3, the ‘Region Pays de Loire’, ‘Region Alsace’, ‘Region Auvergne’ and CEA, France; German BMBF and the Helmholtz Association; General Secretariat for Research and Technology, Ministry of Development, Greece; Hungarian OTKA and National Office for Research and Technology (NKTH); Department of Atomic Energy and Department of Science and Technology of the Government of India; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) of Italy; MEXT Grant-in-Aid for Specially Promoted Research, Japan; Joint Institute for Nuclear Research, Dubna; National Research Foundation of Korea (NRF); CONACYT, DGAPA, México, ALFA-EC and the HELEN Program (High-Energy physics Latin-American–European Network); Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) and the Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), Netherlands; Research Council of Norway (NFR); Polish Ministry of Science and Higher Education; National Authority for Scientific Research—NASR (Autoritatea Naţională pentru Cercetare Ştiinţifică—ANCS); Federal Agency of Science of the Ministry of Education and Science of Russian Federation, International Science and Technology Center, Russian Academy of Sciences, Russian Federal Agency of Atomic Energy, Russian Federal Agency for Science and Innovations and CERN-INTAS; Ministry of Education of Slovakia; Department of Science and Technology, South Africa; CIEMAT, EELA, Ministerio de Educación y Ciencia of Spain, Xunta de Galicia (Consellería de Educación), CEADEN, Cubaenergía, Cuba, and IAEA (International Atomic Energy Agency); Swedish Research Council (VR) and Knut & Alice Wallenberg Foundation (KAW); Ukraine Ministry of Education and Science; United Kingdom Science and Technology Facilities Council (STFC); The United States Department of Energy, the United States National Science Foundation, the State of Texas, and the State of Ohio.

All Science Journal Classification (ASJC) codes

  • Engineering (miscellaneous)
  • Physics and Astronomy (miscellaneous)

Fingerprint

Dive into the research topics of 'Measurement of inelastic, single- and double-diffraction cross sections in proton-proton collisions at the LHC with ALICE'. Together they form a unique fingerprint.

Cite this