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Title: Azimuthal anisotropy of dijet events in PbPb collisions at $$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ = 5.02 TeV
A bstract The path-length dependent parton energy loss within the dense partonic medium created in lead-lead collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of $$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 5 . 02 TeV is studied by determining the azimuthal anisotropies for dijets with high transverse momentum. The data were collected by the CMS experiment in 2018 and correspond to an integrated luminosity of 1.69 nb − 1 . For events containing back-to-back jets, correlations in relative azimuthal angle and pseudorapidity ( η ) between jets and hadrons, and between two hadrons, are constructed. The anisotropies are expressed as the Fourier expansion coefficients v n , n = 2–4 of these azimuthal distributions. The dijet v n values are extracted from long-range (1 . 5 < |∆ η | < 2 . 5) components of these correlations, which suppresses the background contributions from jet fragmentation processes. Positive dijet v 2 values are observed which increase from central to more peripheral events, while the v 3 and v 4 values are consistent with zero within experimental uncertainties.  more » « less
Award ID(s):
2209553 2121686 1913624
PAR ID:
10463783
Author(s) / Creator(s):
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Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2023
Issue:
7
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. null (Ed.)
    A bstract Modifications to the distribution of charged particles with respect to high transverse momentum ( p T ) jets passing through a quark-gluon plasma are explored using the CMS detector. Back-to-back dijets are analyzed in lead-lead and proton-proton collisions at $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} $$ s NN = 5 . 02 TeV via correlations of charged particles in bins of relative pseudorapidity and angular distance from the leading and subleading jet axes. In comparing the lead-lead and proton-proton collision results, modifications to the charged-particle relative distance distribution and to the momentum distributions around the jet axis are found to depend on the dijet momentum balance x j , which is the ratio between the subleading and leading jet p T . For events with x j ≈ 1, these modifications are observed for both the leading and subleading jets. However, while subleading jets show significant modifications for events with a larger dijet momentum imbalance, much smaller modifications are found for the leading jets in these events. 
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  2. A<sc>bstract</sc> The hydrodynamic flow-like behavior of charged hadrons in high-energy lead-lead collisions is studied through multiparticle correlations. The elliptic anisotropy values based on different orders of multiparticle cumulants,v2{2k}, are measured up to the tenth order (k= 5) as functions of the collision centrality at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 5.02 TeV. The data were recorded by the CMS experiment at the LHC and correspond to an integrated luminosity of 0.607 nb−1. A hierarchy is observed between the coefficients, withv2{2}> v2{4} ≳v2{6} ≳v2{8} ≳v2{10}. Based on these results, centrality-dependent moments for the fluctuation-driven event-by-eventv2distribution are determined, including the skewness, kurtosis and, for the first time, superskewness. Assuming a hydrodynamic expansion of the produced medium, these moments directly probe the initial-state geometry in high-energy nucleus-nucleus collisions. 
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  3. A<sc>bstract</sc> The collective behavior of$$ {\textrm{K}}_{\textrm{S}}^0 $$ K S 0 and$$ \Lambda /\overline{\Lambda} $$ Λ / Λ ¯ strange hadrons is studied by measuring the elliptic azimuthal anisotropy (v2) using the scalar-product and multiparticle correlation methods. Proton-lead (pPb) collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 8.16 TeV and lead-lead (PbPb) collisions at$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 5.02 TeV collected by the CMS experiment at the LHC are investigated. Nonflow effects in the pPb collisions are studied by using a subevent cumulant analysis and by excluding events where a jet with transverse momentum greater than 20 GeV is present. The strange hadronv2values extracted in pPb collisions via the four- and six-particle correlation method are found to be nearly identical, suggesting the collective behavior. Comparisons of the pPb and PbPb results for both strange hadrons and charged particles illustrate how event-by-event flow fluctuations depend on the system size. 
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  4. A<sc>bstract</sc> Long- and short-range correlations for pairs of charged particles are studied via two-particle angular correlations in pp collisions at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV and p–Pb collisions at$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 5.02 TeV. The correlation functions are measured as a function of relative azimuthal angle ∆φand pseudorapidity separation ∆ηfor pairs of primary charged particles within the pseudorapidity interval |η|<0.9 and the transverse-momentum interval 1< pT<4 GeV/c. Flow coefficients are extracted for the long-range correlations (1.6<|∆η|<1.8) in various high-multiplicity event classes using the low-multiplicity template fit method. The method is used to subtract the enhanced yield of away-side jet fragments in high-multiplicity events. These results show decreasing flow signals toward lower multiplicity events. Furthermore, the flow coefficients for events with hard probes, such as jets or leading particles, do not exhibit any significant changes compared to those obtained from high-multiplicity events without any specific event selection criteria. The results are compared with hydrodynamic-model calculations, and it is found that a better understanding of the initial conditions is necessary to describe the results, particularly for low-multiplicity events. 
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  5. A<sc>bstract</sc> Correlations in azimuthal angle extending over a long range in pseudorapidity between particles, usually called the “ridge” phenomenon, were discovered in heavy-ion collisions, and later found in pp and p–Pb collisions. In large systems, they are thought to arise from the expansion (collective flow) of the produced particles. Extending these measurements over a wider range in pseudorapidity and final-state particle multiplicity is important to understand better the origin of these long-range correlations in small collision systems. In this Letter, measurements of the long-range correlations in p–Pb collisions at$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 5.02 TeV are extended to a pseudorapidity gap of ∆η~ 8 between particles using the ALICE forward multiplicity detectors. After suppressing non-flow correlations, e.g., from jet and resonance decays, the ridge structure is observed to persist up to a very large gap of ∆η~ 8 for the first time in p–Pb collisions. This shows that the collective flow-like correlations extend over an extensive pseudorapidity range also in small collision systems such as p–Pb collisions. The pseudorapidity dependence of the second-order anisotropic flow coefficient,v2(η), is extracted from the long-range correlations. Thev2(η) results are presented for a wide pseudorapidity range of –3.1< η <4.8 in various centrality classes in p–Pb collisions. To gain a comprehensive understanding of the source of anisotropic flow in small collision systems, thev2(η) measurements are compared with hydrodynamic and transport model calculations. The comparison suggests that the final-state interactions play a dominant role in developing the anisotropic flow in small collision systems. 
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