Precision luminosity measurements at LHCb

Aaij, R.; Adeva, B.; Adinolfi, M.; Affolder, A.; Ajaltouni, Z.; Akar, S.; Albrecht, J.; Alessio, F.; Alexander, M.; Ali, S.; Alkhazov, G.; Cartelle, P.; Alves, Jr.; Amato, S.; Amerio, S.; Amhis, Y.; An, L.; Anderlini, L.; Anderson, J.; Andreassen, R.; Andreotti, M.; Andrews, J.E.; Appleby, R.B.; Gutierrez, O.; Archilli, F.; Artamonov, A.; Artuso, M.; Aslanides, E.; Auriemma, G.; Baalouch, M.; Bachmann, S.; Back, J.J.; Badalov, A.; Baesso, C.; Baldini, W.; Barlow, R.J.; Barschel, C.; Barsuk, S.; Barter, W.; Batozskaya, V.; Battista, V.; Bay, A.; Beaucourt, L.; Beddow, J.; Bedeschi, F.; Bediaga, I.; Belogurov, S.; Belous, K.; Belyaev, I.; Ben-Haim, E.; Bencivenni, G.; Benson, S.; Benton, J.; Berezhnoy, A.; Bernet, R.; Bettler, M.-O.; Van Beuzekom, M.; Bien, A.; Bifani, S.; Bird, T.; Bizzeti, A.; Bjørnstad, P.M.; Blake, T.; Blanc, F.; Blouw, J.; Blusk, S.; Bocci, V.; Bondar, A.; Bondar, N.; Bonivento, W.; Borghi, S.; Borgia, A.; Borsato, M.; Bowcock, T.J.V.; Bowen, E.; Bozzi, C.; Brambach, T.; Bressieux, J.; Brett, D.; Britsch, M.; Britton, T.; Brodzicka, J.; Brook, N.H.; Brown, H.; Bursche, A.; Buytaert, J.; Cadeddu, S.; Calabrese, R.; Calvi, M.; Gomez, M.; Campana, P.; Perez, D.; Carbone, A.; Carboni, G.; Cardinale, R.; Cardini, A.; Carson, L.; Akiba, K.; Casse, G.; Cassina, L.; Garcia, L.; Cattaneo, M.; Cauet, Ch.; Cenci, R.; Charles, M.; Charpentier, Ph.; Chefdeville, M.; Chen, S.; Cheung, S.-F.; Chiapolini, N.; Chrzaszcz, M.; Ciba, K.; Cid Vidal, X.; Ciezarek, G.; Clarke, P.E.L.; Clemencic, M.; Cliff, H.V.; Closier, J.; Coco, V.; Cogan, J.; Cogneras, E.; Cojocariu, L.; Collazuol, G.; Collins, P.; Comerma-Montells, A.; Contu, A.; Cook, A.; Coombes, M.; Coquereau, S.; Corti, G.; Corvo, M.; Counts, I.; Couturier, B.; Cowan, G.A.; Craik, D.C.; Cruz Torres, M.; Cunliffe, S.; Currie, R.; D'Ambrosio, C.; Dalseno, J.; David, P.; David, P.N.Y.; Davis, A.; De Bruyn, K.; De Capua, S.; De Cian, M.; De Miranda, J.M.; De Paula, L.; De Silva, W.; De Simone, P.; Dean, C.-T.; Decamp, D.; Deckenhoff, M.; Del Buono, L.; Déléage, N.; Derkach, D.; Deschamps, O.; Dettori, F.; Di Canto, A.; Dijkstra, H.; Donleavy, S.; Dordei, F.; Dorigo, M.; Suárez, A.; Dossett, D.; Dovbnya, A.; Dreimanis, K.; Dujany, G.; Dupertuis, F.; Durante, P.; Dzhelyadin, R.; Dziurda, A.; Dzyuba, A.; Easo, S.; Egede, U.; Egorychev, V.; Eidelman, S.; Eisenhardt, S.; Eitschberger, U.; Ekelhof, R.; Eklund, L.; El Rifai, I.; Elsasser, Ch.; Ely, S.; Esen, S.; Evans, H.-M.; Evans, T.; Falabella, A.; Färber, C.; Farinelli, C.; Farley, N.; Farry, S.; Fay, R.F.; Ferguson, D.; Fernandez Albor, V.; Ferreira Rodrigues, F.; Ferro-Luzzi, M.; Filippov, S.; Fiore, M.; Fiorini, M.; Firlej, M.; Fitzpatrick, C.; Fiutowski, T.; Fol, P.; Fontana, M.; Fontanelli, F.; Forty, R.; Francisco, O.; Frank, M.; Frei, C.; Frosini, M.; Fu, J.; Furfaro, E.; Torreira, A.; Galli, D.; Gallorini, S.; Gambetta, S.; Gandelman, M.; Gandini, P.; Gao, Y.; Pardiñas, J.; Garofoli, J.; Garra Tico, J.; Garrido, L.; Gascon, D.; Gaspar, C.; Gauld, R.; Gavardi, L.; Geraci, A.; Gersabeck, E.; Gersabeck, M.; Gershon, T.; Ghez, Ph.; Gianelle, A.; Gianì, S.; Gibson, V.; Giubega, L.; Gligorov, V.V.; Göbel, C.; Golubkov, D.; Golutvin, A.; Gomes, A.; Gotti, C.; Grabalosa Gándara, M.; Graciani Diaz, R.; Granado Cardoso, L.A.; Graugés, E.; Graziani, G.; Grecu, A.; Greening, E.; Gregson, S.; Griffith, P.; Grillo, L.; Grünberg, O.; Gui, B.; Gushchin, E.; Guz, Yu.; Gys, T.; Hadjivasiliou, C.; Haefeli, G.; Haen, C.; Haines, S.C.; Hall, S.; Hamilton, B.; Hampson, T.; Han, X.; Hansmann-Menzemer, S.; Harnew, N.; Harnew, S.T.; Harrison, J.; He, J.; Head, T.; Heijne, V.; Hennessy, K.; Henrard, P.; Henry, L.; Hernando Morata, J.A.; Van Herwijnen, E.; Heß, M.; Hicheur, A.; Hill, D.; Hoballah, M.; Hombach, C.; Hulsbergen, W.; Hunt, P.; Hussain, N.; Hutchcroft, D.; Hynds, D.; Idzik, M.; Ilten, P.; Jacobsson, R.; Jaeger, A.; Jalocha, J.; Jans, E.; Jaton, P.; Jawahery, A.; Jing, F.; John, M.; Johnson, D.; Jones, C.R.; Joram, C.; Jost, B.; Jurik, N.; Kandybei, S.; Kanso, W.; Karacson, M.; Karbach, T.M.; Karodia, S.; Kelsey, M.; Kenyon, I.R.; Ketel, T.; Khanji, B.; Khurewathanakul, C.; Klaver, S.; Klimaszewski, K.; Kochebina, O.; Kolpin, M.; Komarov, I.; Koopman, R.F.; Koppenburg, P.; Korolev, M.; Kozlinskiy, A.; Kravchuk, L.; Kreplin, K.; Kreps, M.; Krocker, G.; Krokovny, P.; Kruse, F.; Kucewicz, W.; Kucharczyk, M.; Kudryavtsev, V.; Kurek, K.; Kvaratskheliya, T.; La Thi, V.N.; Lacarrere, D.; Lafferty, G.; Lai, A.; Lambert, D.; Lambert, R.W.; Lanfranchi, G.; Langenbruch, C.; Langhans, B.; Latham, T.; Lazzeroni, C.; Le Gac, R.; Van Leerdam, J.; Lees, J.-P.; Lefèvre, R.; Leflat, A.; Lefrançois, J.; Leo, S.; Leroy, O.; Lesiak, T.; Leverington, B.; Li, Y.; Likhomanenko, T.; Liles, M.; Lindner, R.; Linn, C.; Lionetto, F.; Liu, B.; Lohn, S.; Longstaff, I.; Lopes, J.H.; Lopez-March, N.; Lowdon, P.; Lu, H.; Lucchesi, D.; Luo, H.; Lupato, A.; Luppi, E.; Lupton, O.; Machefert, F.; Machikhiliyan, I.V.; Maciuc, F.; Maev, O.; Malde, S.; Malinin, A.; Manca, G.; Mancinelli, G.; Mapelli, A.; Maratas, J.; Marchand, J.F.; Marconi, U.; Marin Benito, C.; Marino, P.; Märki, R.; Marks, J.; Martellotti, G.; Martens, A.; Martín Sánchez, A.; Martinelli, M.; Martinez Santos, D.; Martinez Vidal, F.; Martins Tostes, D.; Massafferri, A.; Matev, R.; Mathe, Z.; Matteuzzi, C.; Maurin, B.; Mazurov, A.; McCann, M.; McCarthy, J.; McNab, A.; McNulty, R.; McSkelly, B.; Meadows, B.; Meier, F.; Meissner, M.; Merk, M.; Milanes, D.A.; Minard, M.-N.; Moggi, N.; Molina Rodriguez, J.; Monteil, S.; Morandin, M.; Morawski, P.; Mordà, A.; Morello, M.J.; Moron, J.; Morris, A.-B.; Mountain, R.; Muheim, F.; Müller, K.; Mussini, M.; Muster, B.; Naik, P.; Nakada, T.; Nandakumar, R.; Nasteva, I.; Needham, M.; Neri, N.; Neubert, S.; Neufeld, N.; Neuner, M.; Nguyen, A.D.; Nguyen, T.D.; Nguyen-Mau, C.; Nicol, M.; Niess, V.; Niet, R.; Nikitin, N.; Nikodem, T.; Novoselov, A.; O'Hanlon, D.P.; Oblakowska-Mucha, A.; Obraztsov, V.; Oggero, S.; Ogilvy, S.; Okhrimenko, O.; Oldeman, R.; Onderwater, C.J.G.; Orlandea, M.; Otalora Goicochea, J.M.; Owen, P.; Oyanguren, A.; Pal, B.K.; Palano, A.; Palombo, F.; Palutan, M.; Panman, J.; Papanestis, A.; Pappagallo, M.; Pappalardo, L.L.; Parkes, C.; Parkinson, C.J.; Passaleva, G.; Patel, G.D.; Patel, M.; Patrignani, C.; Pearce, A.; Pellegrino, A.; Pepe Altarelli, M.; Perazzini, S.; Perret, P.; Perrin-Terrin, M.; Pescatore, L.; Pesen, ERHAN; Pessina, G.; Petridis, K.; Petrolini, A.; Picatoste Olloqui, E.; Pietrzyk, B.; Pila.r, T.; Pinci, D.; Pistone, A.; Playfer, S.; Plo Casasus, M.; Polci, F.; Poluektov, A.; Polycarpo, E.; Popov, A.; Popov, D.; Popovici, B.; Potterat, C.; Price, E.; Price, J.D.; Prisciandaro, J.; Pritchard, A.; Prouve, C.; Pugatch, V.; Puig Navarro, A.; Punzi, G.; Qian, W.; Rachwal, B.; Rademacker, J.H.; Rakotomiaramanana, B.; Rama, M.; Rangel, M.S.; Raniuk, I.; Rauschmayr, N.; Raven, G.; Redi, F.; Reichert, S.; Reid, M.M.; Dos Reis, A.C.; Ricciardi, S.; Richards, S.; Rihl, M.; Rinnert, K.; Rives Molina, V.; Robbe, P.; Rodrigues, A.B.; Rodrigues, E.; Rodriguez Perez, P.; Roiser, S.; Romanovsky, V.; Romero Vidal, A.; Rotondo, M.; Rouvinet, J.; Ruf, T.; Ruiz, H.; Ruiz Valls, P.; Saborido Silva, J.J.; Sagidova, N.; Sail, P.; Saitta, B.; Salustino Guimaraes, V.; Sanchez Mayordomo, C.; Sanmartin Sedes, B.; Santacesaria, R.; Santamarina Rios, C.; Santovetti, E.; Sarti, A.; Satriano, C.; Satta, A.; Saunders, D.M.; Savrina, D.; Schiller, M.; Schindler, H.; Schlupp, M.; Schmelling, M.; Schmidt, B.; Schneider, O.; Schopper, A.; Schubiger, M.; Schune, M.-H.; Schwemmer, R.; Sciascia, B.; Sciubba, A.; Semennikov, A.; Sepp, I.; Serra, N.; Serrano, J.; Sestini, L.; Seyfert, P.; Shapkin, M.; Shapoval, I.; Shcheglov, Y.; Shears, T.; Shekhtman, L.; Shevchenko, V.; Shires, A.; Silva Coutinho, R.; Simi, G.; Sirendi, M.; Skidmore, N.; Skwarnicki, T.; Smith, N.A.; Smith, E.; Smith, E.; Smith, J.; Smith, M.; Snoek, H.; Sokoloff, M.D.; Soler, F.J.P.; Soomro, F.; Souza, D.; Souza De Paula, B.; Spaan, B.; Sparkes, A.; Spradlin, P.; Sridharan, S.; Stagni, F.; Stahl, M.; Stahl, S.; Steinkamp, O.; Stenyakin, O.; Stevenson, S.; Stoica, S.; Stone, S.; Storaci, B.; Stracka, S.; Straticiuc, M.; Straumann, U.; Stroili, R.; Subbiah, V.K.; Sun, L.; Sutcliffe, W.; Swientek, K.; Swientek, S.; Syropoulos, V.; Szczekowski, M.; Szczypka, P.; Szumlak, T.; T'Jampens, S.; Teklishyn, M.; Tellarini, G.; Teubert, F.; Thomas, C.; Thomas, E.; Van Tilburg, J.; Tisserand, V.; Tobin, M.; Tolk, S.; Tomassetti, L.; Tonelli, D.; Topp-Joergensen, S.; Torr, N.; Tournefier, E.; Tourneur, S.; Tran, M.T.; Tresch, M.; Trisovic, A.; Tsaregorodtsev, A.; Tsopelas, P.; Tuning, N.; Ubeda Garcia, M.; Ukleja, A.; Ustyuzhanin, A.; Uwer, U.; Vacca, C.; Vagnoni, V.; Valenti, G.; Vallier, A.; Vazquez Gomez, R.; Vazquez Regueiro, P.; Vázquez Sierra, C.; Vecchi, S.; Velthuis, J.J.; Veltri, M.; Veneziano, G.; Vesterinen, M.; Viaud, B.; Vieira, D.; Vieites Diaz, M.; Vilasis-Cardona, X.; Vollhardt, A.; Volyanskyy, D.; Voong, D.; Vorobyev, A.; Vorobyev, V.; Voß, C.; De Vries, J.A.; Waldi, R.; Wallace, C.; Wallace, R.; Walsh, J.; Wandernoth, S.; Wang, J.; Ward, D.R.; Watson, N.K.; Websdale, D.; Whitehead, M.; Wicht, J.; Wiedner, D.; Wilkinson, G.; Williams, M.P.; Williams, M.; Wilschut, H.W.; Wilson, F.F.; Wimberley, J.; Wishahi, J.; Wislicki, W.; Witek, M.; Wormser, G.; Wotton, S.A.; Wright, S.; Wyllie, K.; Xie, Y.; Xing, Z.; Xu, Z.; Yang, Z.; Yuan, X.; Yushchenko, O.; Zangoli, M.; Zavertyaev, M.; Zhang, L.; Zhang, W.C.; Zhang, Y.; Zhelezov, A.; Zhokhov, A.; Zhong, L.; Zvyagin, A.

doi:10.1088/1748-0221/9/12/p12005

Precision luminosity measurements at LHCb

Aaij R., Adeva B., Adinolfi M., Affolder A., Ajaltouni Z., Akar S., ...More

Journal of Instrumentation, vol.9, no.12, 2014 (SCI-Expanded)

Publication Type: Article / Article
Volume: 9 Issue: 12
Publication Date: 2014
Doi Number: 10.1088/1748-0221/9/12/p12005
Journal Name: Journal of Instrumentation
Journal Indexes: Science Citation Index Expanded (SCI-EXPANDED), Scopus
Keywords: Pattern recognition, cluster finding, calibration and fitting methods, Instrumentation for particle accelerators and storage rings - high energy (linear accelerators, synchrotrons)
Manisa Celal Bayar University Affiliated: Yes

Abstract

Measuring cross-sections at the LHC requires the luminosity to be determined accurately at each centre-of-mass energy s. In this paper results are reported from the luminosity calibrations carried out at the LHC interaction point 8 with the LHCb detector for s = 2.76, 7 and 8 TeV (proton-proton collisions) and for sNN = 5 TeV (proton-lead collisions). Both the "van der Meer scan" and "beam-gas imaging" luminosity calibration methods were employed. It is observed that the beam density profile cannot always be described by a function that is factorizable in the two transverse coordinates. The introduction of a two-dimensional description of the beams improves significantly the consistency of the results. For proton-proton interactions at s = 8 TeV a relative precision of the luminosity calibration of 1.47% is obtained using van der Meer scans and 1.43% using beam-gas imaging, resulting in a combined precision of 1.12%. Applying the calibration to the full data set determines the luminosity with a precision of 1.16%. This represents the most precise luminosity measurement achieved so far at a bunched-beam hadron collider.