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

Abelev, B.; Adam, J.; Adamova, D.; Adare, A. M.; Aggarwal, M. M.; Rinella, G. A.; Agocs, A. G.; Agostinelli, A.; Salazar, S. A.; Ahammed, Z.; Masoodi, A. A.; Ahmad, N.; Ahn, S. A.; Ahn, S. U.; Akindinov, A.; Aleksandrov, D.; Alessandro, B.; Molina, R. A.; Alici, A.; Alkin, A.; Avina, E. A.; Alme, J.; Alt, T.; Altini, V.; Altinpinar, S.; Altsybeev, I.; Andrei, C.; Andronic, A.; Anguelov, V.; Anielski, J.; Anson, C.; Anticic, T.; Antinori, F.; Antonioli, P.; Aphecetche, L.; Appelshaeuser, H.; Arbor, N.; Arcelli, S.; Arend, A.; Armesto, N.; Arnaldi, R.; Aronsson, T.; Arsene, I. C.; Arslandok, M.; Asryan, A.; Augustinus, A.; Averbeck, R.; Awes, T. C.; Aysto, J.; Azmi, M. D.; Bach, M.; Badala, A.; Baek, Y. W.; Bailhaches, R.; Bala, R.; Ferroli, R. B.; Baldisseri, A.; Baldit, A.; Dos, F. B.; Ban, J.; Baral, R. C.; Barbera, R.; Barile, F.; Barnafoeldi, G. G.; Barnby, L. S.; Barret, V.; Bartke, J.; Basile, M.; Bastid, N.; Basu, S.; Bathen, B.; Batigne, G.; Batyunya, B.; Baumann, C.; Bearden, I. G.; Beck, H.; Behera, N. K.; Belikov, I.; Bellini, F.; Bellwied, R.; Belmont Moreno, E.; Bencedi, G.; Beole, S.; Berceanu, I.; Bercuci, A.; Berdnikov, Y.; Berenyi, D.; A. A. E.,; Berzano, D.; Betev, L.; Bhasin, A.; Bhati, A. K.; Bhom, J.; Bianchi, N.; Bianchi, L.; Bianchin, C.; Bielcik, J.; Bielcikova, J.; Bilandzic, A.; Bjelogrlic, S.; Blanco, F.; Blanco, F.; Blau, D.; Blume, C.; Boccioli, M.; Bock, N.; Boettger, S.; Bogdanov, A.; Boggild, H.; Bogolyubsky, M.; Boldizsar, L.; Bombara, M.; Book, J.; Borel, H.; Borissov, A.; Bose, S.; Bossu, F.; Botje, M.; Botta, E.; Boyer, B.; Braidot, E.; Braun Munzinger, P.; Bregant, M.; Breitner, T.; Browning, T. A.; Broz, M.; Brun, R.; Bruna, E.; Bruno, G. E.; Budnikov, D.; Buesching, H.; Bufalino, S.; Busch, O.; Buthelezi, Z.; Orduna, D. C.; Caffarri, Davide; Cai, X.; Caines, H.; Villar, E. C.; Camerini, P.; Roman, V. C.; Romeo, G. C.; Carena, F.; Carena, W.; Filho, N. C.; Carminati, F.; Diaz, A. C.; Castellanos, J. C.; Castillo, J. F.; E. A. R.,; Catanescu, V.; Cavicchioli, C.; Sanchez, C. C.; Cepila, J.; Cerello, P.; Chang, B.; Chapeland, S.; Charvet, J. L.; Chattopadhyay, S.; Chattopadhyay, S.; Chawla, I.; Cherney, M.; Cheshkov, C.; Cheynis, B.; Barroso, V. C.; Chinellato, D. D.; Chochula, P.; Chojnacki, M.; Choudhury, S.; Christakoglou, P.; Christensen, C. H.; Christiansen, P.; Chujo, T.; Chung, S. U.; Cicalo, C.; Cifarelli, L.; Cindolo, F.; Cleymans, J.; Coccetti, F.; Colamaria, F.; Colella, D.; Balbastre, G. C.; Del, Z. C.; Constantin, P.; Contin, G.; Contreras, J. G.; Cormier, T. M.; Morales, Y. C.; Cortese, P.; Maldonado, I. C.; Cosentino, M. R.; Costa, F.; Cotallo, M. E.; Crescio, E.; Crochet, P.; Alaniz, E. C.; Cuautle, E.; Cunqueiro, L.; Dainese, A.; Dalsgaard, H. H.; Danu, A.; Das, D.; Das, K.; Das, I.; Dash, S.; Dash, A.; De, S.; G. O. V.,; Caro, A. D.; Cataldo, G. d.; Cuveland, J. d.; Falco, A. D.; Gruttola, D. D.; Delagrange, H.; Deloff, A.; Demanov, V.; Marco, N. D.; Denes, E.; Pasquale, S. D.; Deppman, A.; Erasmo, G. D.; Rooij, R. d.; Diaz, M. A.; Bari, D. D.; Dietel, T.; Giglio, C. D.; Liberto, S. D.; Mauro, A. D.; Nezza, P. D.; Divia, R.; Djuvsland, O.; Dobrin, A.; Dobrowolski, T.; Dominguez, I.; Doenigus, B.; Dordic, O.; Driga, O.; Dubey, A. K.; Dubla, A.; Ducroux, L.; Dupieux, P.; Dutta, M. R.; Dutta, A. K.; Elia, D.; Emschermann, D.; Engel, H.; Erazmus, B.; Erdal, H. A.; Espagnon, B.; Estienne, M.; Esumi, S.; Evans, D.; Eyyubova, G.; Fabris, D.; Faivre, J.; Falchieri, D.; Fantoni, A.; Fasel, M.; Fearick, R.; Fedunov, A.; Fehlker, D.; Feldkamp, L.; Felea, D.; Fenton Olsen, B.; Feofilov, G.; Tellez, A. F.; Ferretti, A.; Ferretti, R.; Festanti, Andrea; Figiel, J.; M. A. S.,; Filchagin, S.; Finogeev, D.; Fionda, F. M.; Fiore, E. M.; Floris, M.; Foertsch, S.; Foka, P.; Fokin, S.; Fragiacomo, E.; Francescon, A.; Frankenfeld, U.; Fuchs, U.; Furget, C.; Girard, M. F.; Gaardhoje, J. J.; Gagliardi, M.; Gago, A.; Gallio, M.; Gangadharan, D. R.; Ganoti, P.; Garabatos, C.; Garcia Solis, E.; Garishvili, I.; Gerhard, J.; Germain, M.; Geuna, C.; Gheata, M.; Gheata, A.; Ghidini, B.; Ghosh, P.; Gianotti, P.; Girard, M. R.; Giubellino, P.; Gladysz Dziadus, E.; Glaessel, P.; Gomez, R.; Ferreiro, E. G.; Gonzalez Trueba, L. H.; Gonzalez Zamora, P.; Gorbunov, S.; Goswami, A.; Gotovac, S.; Grabski, V.; Graczykowski, L. K.; Grajcarek, R.; Grelli, A.; Grigoras, C.; Grigoras, A.; Grigoriev, V.; Grigoryan, S.; Grigoryan, A.; Grinyov, B.; Grion, N.; Gros, P.; Grosse Oetringhauss, J. F.; J. . . Y.,; Grosso, R.; Guber, F.; Guernane, R.; Gutierrez, C. G.; Guerzoni, B.; Guilbaud, M.; Gulbrandsen, K.; Gunji, T.; Gupta, A.; Gupta, R.; Gutbrod, H.; Haaland, O.; Hadjidakis, C.; Haiduc, M.; Hamagaki, H.; Hamar, G.; Han, B. H.; Hanratty, L. D.; Hansen, A.; Harmanova Tothova, Z.; Harris, J. W.; Hartig, M.; Hasegan, D.; Hatzifotiadou, D.; Hayrapetyan, A.; Heckel, S. T.; Heide, M.; Helstrup, H.; Herghelegiu, A.; Corral, G. H.; Herrmann, N.; Hess, B. A.; Hetland, K. F.; Hicks, B.; Hille, P. T.; Hippolyte, B.; Horaguchi, T.; Hori, Y.; Hristov, P.; Hrivnacova, I.; Huang, M.; Humanic, T. J.; Hwang, D. S.; Ichou, R.; Ilkaev, R.; Ilkiv, I.; Inaba, M.; Incani, E.; Innocenti, P. G.; Innocenti, G. M.; Ippolitov, M.; Irfan, M.; Ivan, C.; Ivanov, A.; Ivanov, M.; Ivanov, V.; Ivanytskyi, O.; Jacholkowski, A.; Jacobs, P. M.; Jang, H. J.; Janik, R.; Janik, M. A.; P. H. S.,; Jena, S.; Jha, D. M.; Jimenez, R. T.; Jirden, L.; Jones, P. G.; Jung, H.; Jusko, A.; Kaidalov, A. B.; Kakoyan, V.; Kalcher, S.; Kalinak, P.; Kalliokoski, T.; Kalweit, A.; Kang, J. H.; Kaplin, V.; Uysal, A. K.; Karavichev, O.; Karavicheva, T.; Karpechev, E.; Kazantsev, A.; Kebschull, U.; Keidel, R.; Khan, P.; Khan, S. A.; Khan, M. M.; Khanzadeev, A.; Kharlov, Y.; Kileng, B.; Kim, S.; Kim, B.; Kim, T.; Kim, D. J.; Kim, D. W.; Kim, J. H.; Kim, J. S.; Kim, M.; Kim, M.; Kirsch, S.; Kisel, I.; Kiselev, S.; Kisiel, A.; Klay, J. L.; Klein, J.; Klein Boesing, C.; Kliemant, M.; Kluge, A.; Knichel, M. L.; Knospe, A. G.; Koch, K.; Koehler, M. K.; Kollegger, T.; Kolojvari, A.; Kondratiev, V.; Kondratyeva, N.; Konevskikh, A.; Korneev, A.; Kour, R.; Kowalski, M.; Kox, S.; Meethaleveede, G. K.; Kral, J.; Kralik, I.; Kramer, F.; Kraus, I.; Krawutschke, T.; Krelina, M.; Kretz, M.; Krivda, M.; Krizek, F.; Krus, M.; Kryshen, E.; Krzewicki, M.; Kucheriaev, Y.; Kugathasan, T.; Kuhn, C.; Kuijer, P. G.; Kulakov, I.; Kumar, J.; Kurashvili, P.; Kurepin, A. B.; Kurepin, A.; Kuryakin, A.; Kushpil, V.; Kushpil, S.; Kvaerno, H.; Kweon, M. J.; Kwon, Y.; P. L., De; Lakomov, I.; Langoy, R.; S. L., La; Lara, C.; Lardeux, A.; Rocca, P. L.; Lea, R.; Bornec, Y. L.; Lechman, M.; Lee, S. C.; Lee, G. R.; Lee, K. S.; Lefevre, F.; Lehnert, J.; Lenhardt, M.; Lenti, V.; Leon, H.; Leoncino, M.; Monzon, I. L.; Vargas, H. L.; Levai, P.; Lien, J.; Lietava, R.; Lindal, S.; Lindenstruth, V.; Lippmann, C.; Lisa, M. A.; Liu, L.; Loggins, V. R.; Loginov, V.; Lohn, S.; Lohner, D.; Loizides, C.; Loo, K. K.; Lopez, X.; Torres, E. L.; Lovhoiden, G.; X. . . G.,; Luettig, P.; Lunardon, Marcello; Luo, J.; Luparello, G.; Luquin, L.; Luzzi, C.; Ma, K.; Ma, R.; Madagodahettige Don, D. M.; Maevskaya, A.; Mager, M.; Mahapatra, D. P.; Maire, A.; Malaev, M.; Cervantes, I. M.; Malinina, L.; M. V. D.,; Malzacher, P.; Mamonov, A.; Mangotra, L.; Manko, V.; Manso, F.; Manzari, V.; Mao, Y.; Marchisone, M.; Mares, J.; Margagliotti, G. V.; Margotti, A.; Marin, A.; Marin, C. A.; Markert, C.; Marquard, M.; Martashvili, I.; Martinengo, P.; Martinez, M. I.; Davalos, A. M.; Garcia, G. M.; Martynov, Y.; Mas, A.; Masciocchi, S.; Masera, M.; Masoni, A.; Massacrier, L.; Mastroserio, A.; Matthews, Z. L.; Matyja, A.; Mayer, C.; Mazer, J.; Mazzoni, M. A.; Meddi, F.; Menchaca Rocha, A.; Perez, J. M.; Meres, M.; Miake, Y.; Milano, L.; Milosevic, J.; Mischke, A.; Mishra, A. N.; Miskowiec, D.; Mitu, C.; Mlynarz, J.; Mohanty, B.; Molnar, L.; Zetina, L. M.; Monteno, M.; Montes, E.; Moon, T.; Morando, Maurizio; Moreira, D. A.; Moretto, Sandra; Morsch, A.; Muccifora, V.; Mudnic, E.; Muhuri, S.; Mukherjee, M.; Mueller, H.; Munhoz, M. G.; Musa, L.; Musso, A.; Nandi, B. K.; Nania, R.; Nappi, E.; Nattrass, C.; Naumov, N. P.; Navin, S.; Nayak, T. K.; Nazarenko, S.; Nazarov, G.; Nedosekin, A.; Nicassio, M.; Niculescu, M.; Nielsen, B. S.; Niida, T.; Nikolaev, S.; Nikolic, V.; Nikulin, S.; Nikulin, V.; Nilsen, B. S.; Nilsson, M. S.; Noferini, F.; Nomokonov, P.; Nooren, G.; Novitzky, N.; Nyanin, A.; Nyatha, A.; Nygaard, C.; Nystrand, J.; Ochirov, A.; Oeschler, H.; Oh, S.; S. K., Oh; Oleniacz, J.; Oppedisano, C.; Velasquez, A. O.; Ortona, G.; Oskarsson, A.; Ostrowski, P.; Otwinowski, J.; Oyama, K.; Ozawa, K.; Pachmayer, Y.; Pachr, M.; Padilla, F.; Pagano, P.; Palc, G.; Painke, F.; Pajares, C.; Pal, S. K.; Palaha, A.; Palmeri, A.; Papikyan, V.; Pappalardo, G. S.; Park, W. J.; Passfeld, A.; Pastircak, B.; Patalakha, D. I.; Paticchio, V.; Pavlinov, A.; Pawlak, T.; Peitzmann, T.; H. P., Da; E. P., De; Peresunko, D.; Perez, C. E.; Lezama, E. P.; Perini, D.; Perrino, D.; Peryt, W.; Pesci, A.; Peskov, V.; Pestov, Y.; Petracek, V.; Petran, M.; Petris, M.; Petrov, P.; Petrovici, M.; Petta, C.; Piano, S.; Piccotti, A.; Pikna, M.; Pillot, P.; Pinazza, O.; Pinsky, L.; Pitz, N.; Piyarathna, D. B.; Planinic, M.; Ploskon, M.; Pluta, J.; Pocheptsov, T.; Pochybova, S.; P. L. M.,; Poghosyan, M. G.; Polak, K.; Polichtchouk, B.; Pop, A.; Porteboeuf Houssais, S.; Pospisil, V.; Potukuchi, B.; Prasad, S. K.; Preghenella, R.; Prino, F.; Pruneau, C. A.; Pshenichnov, I.; Puchagin, S.; Puddu, G.; Pulvirenti, A.; Punin, V.; Putis, M.; Putschke, J.; Quercigh, E.; Qvigstad, H.; Rachevski, A.; Rademakers, A.; Raiha, T. S.; Rak, J.; Rakotozafindrabe, A.; Ramello, L.; Reyes, A. R.; Raniwala, S.; Raniwala, R.; Rasanen, S. S.; Rascanu, B. T.; Rathee, D.; Read, K. F.; Real, J. S.; Redlich, K.; Reichelt, P.; Reicher, M.; Renfordt, R.; Reolon, A. R.; Reshetin, A.; Rettig, F.; J. . . P.,; Reygers, K.; Riccati, L.; Ricci, R. A.; Richert, T.; Richter, M.; Riedler, P.; Riegler, W.; Riggi, F.; Fernandes, B. R.; Cahuantzi, M. R.; Manso, A. R.; Roed, K.; Rohr, D.; Roehrich, D.; Romita, R.; Ronchetti, F.; Rosnet, P.; Rossegger, S.; Rossi, A.; Roy, P.; Roy, C.; Rubio, A. J.; Rui, R.; Russo, R.; Ryabinkin, E.; Rybicki, A.; Sadovsky, S.; Safarik, K.; Sahoo, R.; Sahu, P. K.; Saini, J.; Sakaguchi, H.; Sakai, S.; Sakata, D.; Salgado, C. A.; Salzwedel, J.; Sambyal, S.; Samsonov, V.; Castro, X. S.; Sandor, L.; Sandoval, A.; Sano, M.; Sano, S.; Santo, R.; Santoro, R.; Sarkamo, J.; Scapparone, E.; Scarlassara, Fernando; Scharenberg, R. P.; Schiaua, C.; Schicker, R.; Schmidt, C.; Schmidt, H. R.; Schreiner, S.; Schuchmann, S.; Schukraft, J.; Schutz, Y.; Schwarz, K.; Schweda, K.; Scioli, G.; Scomparin, E.; Scott, R.; Segato, G.; Selyuzhenkov, I.; Senyukov, S.; Seo, J.; Serci, S.; Serradilla, E.; Sevcenco, A.; Shabetai, A.; Shabratova, G.; Shahoyan, R.; Sharma, N.; Sharma, S.; Rohni, S.; Shigaki, K.; Shimomura, M.; Shtejer, K.; Sibiriak, Y.; Siciliano, M.; Sicking, E.; Siddhanta, S.; Siemiarczuk, T.; Silvermyr, D.; Silvestre, C.; Simatovic, G.; Simonetti, G.; Singaraju, R.; Singh, R.; Singha, S.; Singhal, V.; Sinha, B. C.; Sinha, T.; Sitar, B.; Sitta, M.; Skaali, T. B.; Skjerdal, K.; Smakal, R.; Smirnov, N.; R. J. M.,; Sogaard, C.; Soltz, R.; Son, H.; Song, M.; Song, J.; Soos, C.; Soramel, Francesca; Sputowska, I.; Spyropoulou Stassinaki, M.; Srivastava, B. K.; Stachel, J.; Stan, I.; Stan, I.; Stefanek, G.; Steinpreis, M.; Stenlund, E.; Steyn, G.; Stiller, J. H.; Stocco, D.; Stolpovskiy, M.; Strabykin, K.; Strmen, P.; A. A. P.,; Subieta, M. A.; Sugitate, T.; Suire, C.; Sukhorukov, M.; Sultanov, R.; Sumbera, M.; Susa, T.; T. J. M.,; A. S., De; Szarka, I.; Szczepankiewicz, A.; Szostak, A.; Szymanski, M.; Takahashi, J.; Tapia, J. D.; Tauro, A.; Munoz, G. T.; Telesca, A.; Terrevoli, C.; Thaeder, J.; Thomas, D.; Tieulent, R.; Timmins, A. R.; Tlusty, D.; Toia, A.; Torii, H.; Toscano, L.; Trubnikov, V.; Truesdale, D.; Trzaska, W. H.; Tsuji, T.; Tumkin, A.; Turrisi, R.; Tveter, T. S.; Ulery, J.; Ullaland, K.; Ulrich, J.; Uras, A.; Urban, J.; Urciuoli, G. M.; Usai, G. L.; Vajzer, M.; Vala, M.; Palomo, L. V.; Vallero, S.; Vyvre, P. V.; Leeuwen, M. v.; Vannucci, L.; Vargas, A.; Varma, R.; Vasileiou, M.; Vasiliev, A.; Vechernin, V.; Veldhoen, M.; Venaruzzo, M.; Vercellin, E.; Vergara, S.; Vernet, R.; Verweij, M.; Vickovic, L.; Viesti, Giuseppe; Vikhlyantsev, O.; Vilakazi, Z.; Baillie, O. V.; Vinogradov, Y.; Vinogradov, A.; Vinogradov, L.; Virgili, T.; Viyogi, Y. P.; Vodopyanov, A.; Voloshin, S.; Voloshin, K.; Volpe, G.; Haller, B. v.; Vranic, D.; Ovrebekk, G.; Vrlakova, J.; Vulpescu, B.; Vyushin, A.; Wagner, V.; Wagner, B.; Wan, R.; Wang, M.; Wang, D.; Wang, Y.; Wang, Y.; Watanabe, K.; Weber, M.; Wessels, J. P.; Westerhoff, U.; Wiechula, J.; Wikne, J.; Wilde, M.; Wilk, A.; Wilk, G.; M. C. S.,; Windelband, B.; Karampatsos, L. X.; Yaldo, C. G.; Yamaguchi, Y.; Yang, H.; Yang, S.; Yasnopolskiy, S.; Yi, J.; Yin, Z.; I. . . K.,; Yoon, J.; Yu, W.; Yuan, X.; Yushmanov, I.; Zaccolo, V.; Zach, C.; Zampolli, C.; Zaporozhets, S.; Zarochentsev, A.; Zavada, P.; Zaviyalov, N.; Zbroszczyk, H.; Zelnicek, P.; Zgura, I. S.; Zhalov, M.; Zhang, X.; Zhang, H.; Zhou, D.; Zhou, Y.; Zhou, F.; Zhu, J.; Zhu, J.; Zhu, X.; Zichichi, A.; Zimmermann, A.; Zinovjev, G.; Zoccarato, Y.; Zynovyev, M.; Zyzak, M.

doi:10.1140/epjc/s10052-013-2456-0

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)) sigma(SD)/sigma(INEL) = 0.21 +/- 0.03, 0.20(-0.08)(+0.07,) and 0.20(-0.07)(+0.04), respectively at centre-of-mass energies root s = 0.9, 2.76, and 7 TeV; for double diffraction (for a pseudorapidity gap Delta eta > 3) sigma(DD)/sigma(INEL) = 0.11 +/- 0.03, 0.12 +/- 0.05, and 0.12(-0.04)(+0.05), respectively at root 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: sigma(INEL) = 62.8(-4.0)(+2.4)(model) +/- 1.2(lumi) mb at root s = 2.76 TeV and 73.2(-4.6)(+2.0)(model) +/- 2.6(lumi) mb at root 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.