Deuteron identification via time of flight with {LHCb}

It is shown that the timing capabilities of the {LHCb} detector operated during the {LHC} Run 2 can be used to identify light ion particles with momenta of a few {GeV}/c. This is achieved by estimating the particle time of flight through a newly developed technique. A dedicated reconstruction procedure and a neural-network-based estimator of the particle speed have been developed to enable deuteron identification by suppressing the abundant background from lighter particles. The performance of the identification procedure is demonstrated in a sample of proton-helium collisions at $\sqrt{s_{NN}}$ = 110 {GeV}, where the production of deuteron and triton particles is observed. This novel approach opens the way to study deuteron and antideuteron production for different collision systems at different energy scales, exploiting the rich dataset collected by the {LHCb} experiment.

  • Published in:
    The European Physical Journal C
  • Type:
    Article
  • Authors:
    Aaij, R.; Abdelmotteleb, A. S. W.; Beteta, C. Abellan; Abudinén, F.; Ackernley, T.; Adefisoye, A. A.; Adeva, B.; Adinolfi, M.; Adlarson, P.; Agapopoulou, C.; Aidala, C. A.; Ajaltouni, Z.; Akar, S.; Akiba, K.; Akthar, M.; Albicocco, P.; Albrecht, J.; Aleksiejunas, R.; Alessio, F.; Cartelle, P. Alvarez; Amalric, R.; Amato, S.; Amey, J. L.; Amhis, Y.; An, L.; Anderlini, L.; Andersson, M.; Andreola, P.; Andreotti, M.; Estrada, S. Andres; Anelli, A.; Ao, D.; Arata, C.; Archilli, F.; Areg, Z.; Argenton, M.; Cuendis, S. Arguedas; Arnone, L.; Artamonov, A.; Artuso, M.; Aslanides, E.; Da Silva, R. Ataíde; Atzeni, M.; Audurier, B.; Authier, J. A.; Bacher, D.; Perea, I. Bachiller; Bachmann, S.; Bachmayer, M.; Back, J. J.; Rodriguez, P. Baladron; Balagura, V.; Balboni, A.; Baldini, W.; Baldwin, Z.; Balzani, L.; Bao, H.; de Souza Leite, J. Baptista; Pretel, C. Barbero; Barbetti, M.; Barbosa, I. R.; Barlow, R. J.; Barnyakov, M.; Barsuk, S.; Barter, W.; Bartz, J.; Bashir, S.; Batsukh, B.; Battista, P. B.; Bay, A.; Beck, A.; Becker, M.; Bedeschi, F.; Bediaga, I. B.; Behling, N. A.; Belin, S.; Bellavista, A.; Belous, K.; Belov, I.; Belyaev, I.; Benane, G.; Bencivenni, G.; Ben-Haim, E.; Berezhnoy, A.; Bernet, R.; Andres, S. Bernet; Bertolin, A.; Betti, F.; Bex, J.; Bezshyyko, O.; Bhom, J.; Bieker, M. S.; Biesuz, N. V.; Biolchini, A.; Birch, M.; Bishop, F. C. R.; Bitadze, A.; Bizzeti, A.; Blake, T.; Blanc, F.; Blank, J. E.; Blusk, S.; Bocharnikov, V.; Boelhauve, J. A.; Garcia, O. Boente; Boettcher, T.; Bohare, A.; Boldyrev, A.; Bolognani, C. S.; Bolzonella, R.; Bonacci, R. B.; Bondar, N.; Bordelius, A.; Borgato, F.; Borghi, S.; Borsato, M.; Borsuk, J. T.; Bottalico, E.; Bouchiba, S. A.; Bovill, M.; Bowcock, T. J. V.; Boyer, A.; Bozzi, C.; Brandenburg, J. D.; Rodriguez, A. Brea; Breer, N.; Brodzicka, J.; Gonzalo, A. Brossa; Brown, J.; Brundu, D.; Buchanan, E.; Marcos, M. Burgos; Burke, A. T.; Burr, C.; Buti, C.; Butter, J. S.; Buytaert, J.; Byczynski, W.; Cadeddu, S.; Cai, H.; Cai, Y.; Caillet, A.; Calabrese, R.; Ramirez, S. Calderon; Calefice, L.; Calvi, M.; Gomez, M. Calvo; Magalhaes, P. Camargo; Bouzas, J. I. Cambon; Campana, P.; Perez, D. H. Campora; Quezada, A. F. Campoverde; Capelli, S.; Caporale, M.; Capriotti, L.; Caravaca-Mora, R.; Carbone, A.; Salgado, L. Carcedo; Cardinale, R.; Cardini, A.; Carniti, P.; Carus, L.; Vidal, A. Casais; Caspary, R.; Casse, G.; Cattaneo, M.; Cavallero, G.; Cavallini, V.; Celani, S.; Celestino, I.; Cesare, S.; Lopes, F. Cesario Laterza; Chadwick, A. J.; Chahrour, I.; Chang, H.; Charles, M.; Charpentier, Ph.; Chatzianagnostou, E.; Cheaib, R.; Chefdeville, M.; Chen, C.; Chen, J.; Chen, S.; Chen, Z.; Cherif, M.; Chernov, A.; Chernyshenko, S.; Chiotopoulos, X.; Chobanova, V.; Chrzaszcz, M.; Chubykin, A.; Chulikov, V.; Ciambrone, P.; Vidal, X. Cid; Ciezarek, G.; Cifra, P.; Clarke, P. E. L.; Clemencic, M.; Cliff, H. V.; Closier, J.; Toapaxi, C. Cocha; Coco, V.; Cogan, J.; Cogneras, E.; Cojocariu, L.; Collaviti, S.; Collins, P.; Colombo, T.; Colonna, M.; Comerma-Montells, A.; Congedo, L.; Connaughton, J.; Contu, A.; Cooke, N.; Cordova, G.; Coronel, C.; Corredoira, I.; Correia, A.; Corti, G.; Meldrum, J. Cottee; Couturier, B.; Craik, D. C.; Torres, M. Cruz; Rivera, E. Curras; Currie, R.; Da Silva, C. L.; Dadabaev, S.; Dai, L.; Dai, X.; Dall’Occo, E.; Dalseno, J.; D’Ambrosio, C.; Daniel, J.; d’Argent, P.; Darze, G.; Davidson, A.; Davies, J. E.; De Aguiar Francisco, O.; De Angelis, C.; De Benedetti, F.; de Boer, J.; De Bruyn, K.; De Capua, S.; De Cian, M.; De Freitas Carneiro Da Graca, U.; De Lucia, E.; De Miranda, J. M.; De Paula, L.; De Serio, M.; De Simone, P.; De Vellis, F.; de Vries, J. A.; Debernardis, F.; Decamp, D.; Dekkers, S.; Buono, L. Del; Delaney, B.; Dembinski, H.-P.; Deng, J.; Denysenko, V.; Deschamps, O.; Dettori, F.; Dey, B.; Nezza, P. Di; Diachkov, I.; Didenko, S.; Ding, S.; Ding, Y.; Dittmann, L.; Dobishuk, V.; Docheva, A. D.; Doheny, A.; Dong, C.; Donohoe, A. M.; Dordei, F.; Reis, A. C. dos; Dowling, A. D.; Dreyfus, L.; Duan, W.; Duda, P.; Dufour, L.; Duk, V.; Durante, P.; Duras, M. M.; Durham, J. M.; Durmus, O. D.; Dziurda, A.; Dzyuba, A.; Easo, S.; Eckstein, E.; Egede, U.; Egorychev, A.; Egorychev, V.; Eisenhardt, S.; Ejopu, E.; Eklund, L.; Elashri, M.; Ellbracht, J.; Ely, S.; {LHCb Collaboration}
  • Year:
    2025
  • Source:
    https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-025-14776-9

Citation information

Aaij, R.; Abdelmotteleb, A. S. W.; Beteta, C. Abellan; Abudinén, F.; Ackernley, T.; Adefisoye, A. A.; Adeva, B.; Adinolfi, M.; Adlarson, P.; Agapopoulou, C.; Aidala, C. A.; Ajaltouni, Z.; Akar, S.; Akiba, K.; Akthar, M.; Albicocco, P.; Albrecht, J.; Aleksiejunas, R.; Alessio, F.; Cartelle, P. Alvarez; Amalric, R.; Amato, S.; Amey, J. L.; Amhis, Y.; An, L.; Anderlini, L.; Andersson, M.; Andreola, P.; Andreotti, M.; Estrada, S. Andres; Anelli, A.; Ao, D.; Arata, C.; Archilli, F.; Areg, Z.; Argenton, M.; Cuendis, S. Arguedas; Arnone, L.; Artamonov, A.; Artuso, M.; Aslanides, E.; Da Silva, R. Ataíde; Atzeni, M.; Audurier, B.; Authier, J. A.; Bacher, D.; Perea, I. Bachiller; Bachmann, S.; Bachmayer, M.; Back, J. J.; Rodriguez, P. Baladron; Balagura, V.; Balboni, A.; Baldini, W.; Baldwin, Z.; Balzani, L.; Bao, H.; de Souza Leite, J. Baptista; Pretel, C. Barbero; Barbetti, M.; Barbosa, I. R.; Barlow, R. J.; Barnyakov, M.; Barsuk, S.; Barter, W.; Bartz, J.; Bashir, S.; Batsukh, B.; Battista, P. B.; Bay, A.; Beck, A.; Becker, M.; Bedeschi, F.; Bediaga, I. B.; Behling, N. A.; Belin, S.; Bellavista, A.; Belous, K.; Belov, I.; Belyaev, I.; Benane, G.; Bencivenni, G.; Ben-Haim, E.; Berezhnoy, A.; Bernet, R.; Andres, S. Bernet; Bertolin, A.; Betti, F.; Bex, J.; Bezshyyko, O.; Bhom, J.; Bieker, M. S.; Biesuz, N. V.; Biolchini, A.; Birch, M.; Bishop, F. C. R.; Bitadze, A.; Bizzeti, A.; Blake, T.; Blanc, F.; Blank, J. E.; Blusk, S.; Bocharnikov, V.; Boelhauve, J. A.; Garcia, O. Boente; Boettcher, T.; Bohare, A.; Boldyrev, A.; Bolognani, C. S.; Bolzonella, R.; Bonacci, R. B.; Bondar, N.; Bordelius, A.; Borgato, F.; Borghi, S.; Borsato, M.; Borsuk, J. T.; Bottalico, E.; Bouchiba, S. A.; Bovill, M.; Bowcock, T. J. V.; Boyer, A.; Bozzi, C.; Brandenburg, J. D.; Rodriguez, A. Brea; Breer, N.; Brodzicka, J.; Gonzalo, A. Brossa; Brown, J.; Brundu, D.; Buchanan, E.; Marcos, M. Burgos; Burke, A. T.; Burr, C.; Buti, C.; Butter, J. S.; Buytaert, J.; Byczynski, W.; Cadeddu, S.; Cai, H.; Cai, Y.; Caillet, A.; Calabrese, R.; Ramirez, S. Calderon; Calefice, L.; Calvi, M.; Gomez, M. Calvo; Magalhaes, P. Camargo; Bouzas, J. I. Cambon; Campana, P.; Perez, D. H. Campora; Quezada, A. F. Campoverde; Capelli, S.; Caporale, M.; Capriotti, L.; Caravaca-Mora, R.; Carbone, A.; Salgado, L. Carcedo; Cardinale, R.; Cardini, A.; Carniti, P.; Carus, L.; Vidal, A. Casais; Caspary, R.; Casse, G.; Cattaneo, M.; Cavallero, G.; Cavallini, V.; Celani, S.; Celestino, I.; Cesare, S.; Lopes, F. Cesario Laterza; Chadwick, A. J.; Chahrour, I.; Chang, H.; Charles, M.; Charpentier, Ph.; Chatzianagnostou, E.; Cheaib, R.; Chefdeville, M.; Chen, C.; Chen, J.; Chen, S.; Chen, Z.; Cherif, M.; Chernov, A.; Chernyshenko, S.; Chiotopoulos, X.; Chobanova, V.; Chrzaszcz, M.; Chubykin, A.; Chulikov, V.; Ciambrone, P.; Vidal, X. Cid; Ciezarek, G.; Cifra, P.; Clarke, P. E. L.; Clemencic, M.; Cliff, H. V.; Closier, J.; Toapaxi, C. Cocha; Coco, V.; Cogan, J.; Cogneras, E.; Cojocariu, L.; Collaviti, S.; Collins, P.; Colombo, T.; Colonna, M.; Comerma-Montells, A.; Congedo, L.; Connaughton, J.; Contu, A.; Cooke, N.; Cordova, G.; Coronel, C.; Corredoira, I.; Correia, A.; Corti, G.; Meldrum, J. Cottee; Couturier, B.; Craik, D. C.; Torres, M. Cruz; Rivera, E. Curras; Currie, R.; Da Silva, C. L.; Dadabaev, S.; Dai, L.; Dai, X.; Dall’Occo, E.; Dalseno, J.; D’Ambrosio, C.; Daniel, J.; d’Argent, P.; Darze, G.; Davidson, A.; Davies, J. E.; De Aguiar Francisco, O.; De Angelis, C.; De Benedetti, F.; de Boer, J.; De Bruyn, K.; De Capua, S.; De Cian, M.; De Freitas Carneiro Da Graca, U.; De Lucia, E.; De Miranda, J. M.; De Paula, L.; De Serio, M.; De Simone, P.; De Vellis, F.; de Vries, J. A.; Debernardis, F.; Decamp, D.; Dekkers, S.; Buono, L. Del; Delaney, B.; Dembinski, H.-P.; Deng, J.; Denysenko, V.; Deschamps, O.; Dettori, F.; Dey, B.; Nezza, P. Di; Diachkov, I.; Didenko, S.; Ding, S.; Ding, Y.; Dittmann, L.; Dobishuk, V.; Docheva, A. D.; Doheny, A.; Dong, C.; Donohoe, A. M.; Dordei, F.; Reis, A. C. dos; Dowling, A. D.; Dreyfus, L.; Duan, W.; Duda, P.; Dufour, L.; Duk, V.; Durante, P.; Duras, M. M.; Durham, J. M.; Durmus, O. D.; Dziurda, A.; Dzyuba, A.; Easo, S.; Eckstein, E.; Egede, U.; Egorychev, A.; Egorychev, V.; Eisenhardt, S.; Ejopu, E.; Eklund, L.; Elashri, M.; Ellbracht, J.; Ely, S.; {LHCb Collaboration}: Deuteron identification via time of flight with {LHCb}, The European Physical Journal C, 2025, 85, 11, 1329, November, https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-025-14776-9, Aaij.etal.2025d,

Open BibTeX citation