A measurement of dielectron production in proton-proton (pp) collisions at s=13 TeV, recorded with the ALICE detector at the CERN LHC, is presented in this Letter. The data set was recorded with a reduced magnetic solenoid field. This enables the investigation of a kinematic domain at low dielectron (ee) invariant mass mee and pair transverse momentum pT,ee that was previously inaccessible at the LHC. The cross section for dielectron production is studied as a function of mee, pT,ee, and event multiplicity dNch/dη. The expected dielectron rate from hadron decays, called hadronic cocktail, utilizes a parametrization of the measured η/π0 ratio in pp and proton-nucleus collisions, assuming that this ratio shows no strong dependence on collision energy at low transverse momentum. Comparison of the measured dielectron yield to the hadronic cocktail at 0.15<0.6 GeV/c2 and for pT,ee<0.4 GeV/c indicates an enhancement of soft dielectrons, reminiscent of the "anomalous"soft-photon and soft-dilepton excess in hadron-hadron collisions reported by several experiments under different experimental conditions. The enhancement factor over the hadronic cocktail amounts to 1.61±0.13(stat)±0.17(syst,data)±0.34(syst,cocktail) in the ALICE acceptance. Acceptance-corrected excess spectra in mee and pT,ee are extracted and compared with calculations of dielectron production from hadronic bremsstrahlung and thermal radiation within a hadronic many-body approach.

Soft-Dielectron Excess in Proton-Proton Collisions at s =13 TeV

Alici A.;Arcelli S.;Bellini F.;Carnesecchi F.;Cifarelli L.;Colocci M.;Giacalone M.;Jacazio N.;Scioli G.;
2021

Abstract

A measurement of dielectron production in proton-proton (pp) collisions at s=13 TeV, recorded with the ALICE detector at the CERN LHC, is presented in this Letter. The data set was recorded with a reduced magnetic solenoid field. This enables the investigation of a kinematic domain at low dielectron (ee) invariant mass mee and pair transverse momentum pT,ee that was previously inaccessible at the LHC. The cross section for dielectron production is studied as a function of mee, pT,ee, and event multiplicity dNch/dη. The expected dielectron rate from hadron decays, called hadronic cocktail, utilizes a parametrization of the measured η/π0 ratio in pp and proton-nucleus collisions, assuming that this ratio shows no strong dependence on collision energy at low transverse momentum. Comparison of the measured dielectron yield to the hadronic cocktail at 0.15<0.6 GeV/c2 and for pT,ee<0.4 GeV/c indicates an enhancement of soft dielectrons, reminiscent of the "anomalous"soft-photon and soft-dilepton excess in hadron-hadron collisions reported by several experiments under different experimental conditions. The enhancement factor over the hadronic cocktail amounts to 1.61±0.13(stat)±0.17(syst,data)±0.34(syst,cocktail) in the ALICE acceptance. Acceptance-corrected excess spectra in mee and pT,ee are extracted and compared with calculations of dielectron production from hadronic bremsstrahlung and thermal radiation within a hadronic many-body approach.
Acharya S.; Adamova D.; Adler A.; Adolfsson J.; Aggarwal M.M.; Aglieri Rinella G.; Agnello M.; Agrawal N.; Ahammed Z.; Ahmad S.; Ahn S.U.; Akbar Z.; Akindinov A.; Al-Turany M.; Alam S.N.; Albuquerque D.S.D.; Aleksandrov D.; Alessandro B.; Alfanda H.M.; Alfaro Molina R.; Ali B.; Ali Y.; Alici A.; Alizadehvandchali N.; Alkin A.; Alme J.; Alt T.; Altenkamper L.; Altsybeev I.; Anaam M.N.; Andrei C.; Andreou D.; Andronic A.; Angeletti M.; Anguelov V.; Anson C.; Anticic T.; Antinori F.; Antonioli P.; Apadula N.; Aphecetche L.; Appelshauser H.; Arcelli S.; Arnaldi R.; Arratia M.; Arsene I.C.; Arslandok M.; Augustinus A.; Averbeck R.; Aziz S.; Azmi M.D.; Badala A.; Baek Y.W.; Bagnasco S.; Bai X.; Bailhache R.; Bala R.; Balbino A.; Baldisseri A.; Ball M.; Balouza S.; Banerjee D.; Barbera R.; Barioglio L.; Barnafoldi G.G.; Barnby L.S.; Barret V.; Bartalini P.; Bartels C.; Barth K.; Bartsch E.; Baruffaldi F.; Bastid N.; Basu S.; Batigne G.; Batyunya B.; Bauri D.; Bazo Alba J.L.; Bearden I.G.; Beattie C.; 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