Inclusive cross section and double-helicity asymmetry for $\pi^{0}$ production at midrapidity in $p+p$ collisions at $\sqrt{s}=510$ GeV

A. Adare , C. Aidala , N.N. Ajitanand , Y. Akiba , R. Akimoto , J. Alexander , M. Alfred , K. Aoki , N. Apadula , Y. Aramaki , H. Asano , E.T. Atomssa , T.C. Awes , B. Azmoun , V. Babintsev , M. Bai , X. Bai , N.S. Bandara , B. Bannier , K.N. Barish , S. Bathe , V. Baublis , C. Baumann , S. Baumgart , A. Bazilevsky , M. Beaumier , S. Beckman , R. Belmont , A. Berdnikov , Y. Berdnikov , D. Black , D.S. Blau , J.S. Bok , K. Boyle , M.L. Brooks , J. Bryslawskyj , H. Buesching , V. Bumazhnov , S. Butsyk , S. Campbell , C.H. Chen , C.Y. Chi , M. Chiu , I.J. Choi , J.B. Choi , S. Choi , P. Christiansen , T. Chujo , V. Cianciolo , Z. Citron , B.A. Cole , N. Cronin , N. Crossette , M. Csanad , T. Csorgo , D. Danley , A. Datta , M.S. Daugherity , G. David , K. Deblasio , K. Dehmelt , A. Denisov , A. Deshpande , E.J. Desmond , L. Ding , A. Dion , P.B. Diss , J.H. Do , L. d'Orazio , O. Drapier (1) , A. Drees , K.A. Drees , J.M. Durham , A. Durum , T. Engelmore , A. Enokizono , H. En'Yo , S. Esumi , K.O. Eyser , B. Fadem , N. Feege , D.E. Fields , M. Finger , F. Fleuret (1) , S.L. Fokin , J.E. Frantz , A. Franz , A.D. Frawley , Y. Fukao , T. Fusayasu , K. Gainey , C. Gal , P. Gallus , P. Garg , A. Garishvili , I. Garishvili , H. Ge , F. Giordano , A. Glenn , X. Gong , M. Gonin (1) , Y. Goto , R. Granier de Cassagnac (1) , N. Grau , S.V. Greene , M. Grosse Perdekamp , Y. Gu , T. Gunji , H. Guragain , T. Hachiya , J.S. Haggerty , K.I. Hahn , H. Hamagaki , H.F. Hamilton , S.Y. Han , J. Hanks , S. Hasegawa , T.O.S. Haseler , K. Hashimoto , R. Hayano , X. He , T.K. Hemmick , T. Hester , J.C. Hill , R.S. Hollis , K. Homma , B. Hong , T. Hoshino , N. Hotvedt , J. Huang , S. Huang , T. Ichihara , Y. Ikeda , K. Imai , Y. Imazu , M. Inaba , A. Iordanova , D. Isenhower , A. Isinhue , D. Ivanishchev , B.V. Jacak , S.J. Jeon , M. Jezghani , J. Jia , X. Jiang , B.M. Johnson , E. Joo , K.S. Joo , D. Jouan (2) , D.S. Jumper , J. Kamin , S. Kanda , B.H. Kang , J.H. Kang , J.S. Kang , J. Kapustinsky , D. Kawall , A.V. Kazantsev , J.A. Key , V. Khachatryan , P.K. Khandai , A. Khanzadeev , K. Kihara , K.M. Kijima , C. Kim , D.H. Kim , D.J. Kim , E.J. Kim , G.W. Kim , H.J. Kim , M. Kim , Y.J. Kim , Y.K. Kim , B. Kimelman , E. Kistenev , R. Kitamura , J. Klatsky , D. Kleinjan , P. Kline , T. Koblesky , M. Kofarago , B. Komkov , J. Koster , D. Kotchetkov , D. Kotov , F. Krizek , K. Kurita , M. Kurosawa , Y. Kwon , R. Lacey , Y.S. Lai , J.G. Lajoie , A. Lebedev , D.M. Lee , G.H. Lee , J. Lee , K.B. Lee , K.S. Lee , S.H. Lee , M.J. Leitch , M. Leitgab , B. Lewis , Xiaomei Li , S.H. Lim , M.X. Liu , D. Lynch , C.F. Maguire , Y.I. Makdisi , M. Makek , A. Manion , V.I. Manko , E. Mannel , T. Maruyama , M. Mccumber , P.L. Mcgaughey , D. Mcglinchey , C. Mckinney , A. Meles , M. Mendoza , B. Meredith , Y. Miake , T. Mibe , A.C. Mignerey , A.J. Miller , A. Milov , D.K. Mishra , J.T. Mitchell , S. Miyasaka , S. Mizuno , A.K. Mohanty , S. Mohapatra , P. Montuenga , T. Moon , D.P. Morrison , M. Moskowitz , T.V. Moukhanova , T. Murakami , J. Murata , A. Mwai , T. Nagae , S. Nagamiya , K. Nagashima , J.L. Nagle , M.I. Nagy , I. Nakagawa , H. Nakagomi , Y. Nakamiya , K.R. Nakamura , T. Nakamura , K. Nakano , C. Nattrass , P.K. Netrakanti , M. Nihashi , T. Niida , S. Nishimura , R. Nouicer , T. Novak , N. Novitzky , A.S. Nyanin , E. O'Brien , C.A. Ogilvie , H. Oide , K. Okada , J.D. Orjuela Koop , J.D. Osborn , A. Oskarsson , H. Ozaki , K. Ozawa , R. Pak , V. Pantuev , V. Papavassiliou , I.H. Park , J.S. Park , S.K. Park , S.F. Pate , L. Patel , M. Patel , J.C. Peng , D.V. Perepelitsa , G.D.N. Perera , D.Yu. Peressounko , J. Perry , R. Petti , C. Pinkenburg , R. Pinson , R.P. Pisani , M.L. Purschke , H. Qu , J. Rak , B.J. Ramson , I. Ravinovich , K.F. Read , D. Reynolds , V. Riabov , Y. Riabov , E. Richardson , T. Rinn , N. Riveli , D. Roach , S.D. Rolnick , M. Rosati , Z. Rowan , J.G. Rubin , M.S. Ryu , B. Sahlmueller , N. Saito , T. Sakaguchi , H. Sako , V. Samsonov , M. Sarsour , S. Sato , S. Sawada , B. Schaefer , B.K. Schmoll , K. Sedgwick , J. Seele , R. Seidl , Y. Sekiguchi , A. Sen , R. Seto , P. Sett , A. Sexton , D. Sharma , A. Shaver , I. Shein , T.A. Shibata , K. Shigaki , M. Shimomura , K. Shoji , P. Shukla , A. Sickles , C.L. Silva , D. Silvermyr , B.K. Singh , C.P. Singh , V. Singh , M. Skolnik , M. Slunecka , M. Snowball , S. Solano , R.A. Soltz , W.E. Sondheim , S.P. Sorensen , I.V. Sourikova , P.W. Stankus , P. Steinberg , E. Stenlund , M. Stepanov , A. Ster , S.P. Stoll , M.R. Stone , T. Sugitate , A. Sukhanov , T. Sumita , J. Sun , J. Sziklai , A. Takahara , A. Taketani , Y. Tanaka , K. Tanida , M.J. Tannenbaum , S. Tarafdar , A. Taranenko , E. Tennant , R. Tieulent , A. Timilsina , T. Todoroki , M. Tomasek , H. Torii , C.L. Towell , M. Towell , R.S. Towell , I. Tserruya , H.W. van Hecke , M. Vargyas , E. Vazquez-Zambrano , A. Veicht , J. Velkovska , R. Vertesi , M. Virius , V. Vrba , E. Vznuzdaev , X.R. Wang , D. Watanabe , K. Watanabe , Y.S. Watanabe , F. Wei , S. Whitaker , A.S. White , S. Wolin , C.L. Woody , M. Wysocki , B. Xia , L. Xue , S. Yalcin , Y.L. Yamaguchi , A. Yanovich , S. Yokkaichi , J.H. Yoo , I. Yoon , Z. You , I. Younus , H. Yu , I.E. Yushmanov , W.A. Zajc , A. Zelenski , S. Zhou , L. Zou

1 LLR - Laboratoire Leprince-Ringuet
2 UP11 - Université Paris-Sud - Paris 11

PHENIX measurements are presented for the cross section and double-helicity asymmetry (ALL) in inclusive π0 production at midrapidity from p+p collisions at s=510  GeV from data taken in 2012 and 2013 at the Relativistic Heavy Ion Collider. The next-to-leading-order perturbative-quantum-chromodynamics theory calculation is in excellent agreement with the presented cross section results. The calculation utilized parton-to-pion fragmentation functions from the recent DSS14 global analysis, which prefer a smaller gluon-to-pion fragmentation function. The π0ALL results follow an increasingly positive asymmetry trend with pT and s with respect to the predictions and are in excellent agreement with the latest global analysis results. This analysis incorporated earlier results on π0 and jet ALL and suggested a positive contribution of gluon polarization to the spin of the proton ΔG for the gluon momentum fraction range x>0.05. The data presented here extend to a currently unexplored region, down to x∼0.01, and thus provide additional constraints on the value of ΔG.

Mots clés: p p: inclusive reaction; p p: scattering; pi0: hadroproduction; p: spin; gluon: polarization; gluon: transverse momentum; helicity: asymmetry; gluon: fragmentation function; parton: fragmentation function; inclusive reaction: cross section; transverse momentum dependence; x-dependence; kinematics; PHENIX; experimental results; p p --> pi0 anything; 510 GeV-cms

Domaines: Physique des Hautes Energies - Expérience [hep-ex]; Physique Nucléaire Expérimentale [nucl-ex]

A. Adare, C. Aidala, N.N. Ajitanand, Y. Akiba, R. Akimoto, et al.. Inclusive cross section and double-helicity asymmetry for $\pi^{0}$ production at midrapidity in $p+p$ collisions at $\sqrt{s}=510$ GeV. Physical Review D, 2016, 93 (1), pp.011501. ⟨10.1103/PhysRevD.93.011501⟩. ⟨hal-01554223⟩