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Title: Measurements of the azimuthal anisotropy of prompt and nonprompt charmonia in PbPb collisions at $$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ = 5.02 TeV
A<sc>bstract</sc>

The second-order (v2) and third-order (v3) Fourier coefficients describing the azimuthal anisotropy of prompt and nonprompt (from b-hadron decays) J/ψ, as well as prompt ψ(2S) mesons are measured in lead-lead collisions at a center-of-mass energy per nucleon pair of$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$sNN= 5.02 TeV. The analysis uses a data set corresponding to an integrated luminosity of 1.61 nb1recorded with the CMS detector. The J/ψ and ψ(2S) mesons are reconstructed using their dimuon decay channel. Thev2andv3coefficients are extracted using the scalar product method and studied as functions of meson transverse momentum and collision centrality. The measuredv2values for prompt J/ψ mesons are found to be larger than those for nonprompt J/ψ mesons. The prompt J/ψv2values at highpTare found to be underpredicted by a model incorporating only parton energy loss effects in a quark-gluon plasma medium. Prompt and nonprompt J/ψ mesonv3and prompt ψ(2S)v2andv3values are also reported for the first time, providing new information about heavy quark interactions in the hot and dense medium created in heavy ion collisions.

 
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Award ID(s):
2121686
NSF-PAR ID:
10472552
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Springer
Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2023
Issue:
10
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. A<sc>bstract</sc>

    The production of inclusive, prompt and non-prompt J/ψwas studied for the first time at midrapidity (−1.37< ycms<0.43) in p-Pb collisions at$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$sNN= 8.16 TeV with the ALICE detector at the LHC. The inclusive J/ψmesons were reconstructed in the dielectron decay channel in the transverse momentum (pT) interval 0< pT<14 GeV/cand the prompt and non-prompt contributions were separated on a statistical basis forpT>2 GeV/c. The study of the J/ψmesons in the dielectron channel used for the first time in ALICE online single-electron triggers from the Transition Radiation Detector, providing a data sample corresponding to an integrated luminosity of 689 ± 13μb1. The proton-proton reference cross section for inclusive J/ψwas obtained based on interpolations of measured data at different centre-of-mass energies and a universal function describing thepT-differential J/ψproduction cross sections. ThepT-differential nuclear modification factorsRpPbof inclusive, prompt, and non-prompt J/ψare consistent with unity and described by theoretical models implementing only nuclear shadowing.

     
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  2. A<sc>bstract</sc>

    The collective behavior of$$ {\textrm{K}}_{\textrm{S}}^0 $$KS0and$$ \Lambda /\overline{\Lambda} $$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$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$sNN= 8.16 TeV and lead-lead (PbPb) collisions at$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$sNN= 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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  3. Abstract

    We develop a new heavy quark transport model, QLBT, to simulate the dynamical propagation of heavy quarks inside the quark-gluon plasma (QGP) created in relativistic heavy-ion collisions. Our QLBT model is based on the linear Boltzmann transport (LBT) model with the ideal QGP replaced by a collection of quasi-particles to account for the non-perturbative interactions among quarks and gluons of the hot QGP. The thermal masses of quasi-particles are fitted to the equation of state from lattice QCD simulations using the Bayesian statistical analysis method. Combining QLBT with our advanced hybrid fragmentation-coalescence hadronization approach, we calculate the nuclear modification factor$$R_\mathrm {AA}$$RAAand the elliptic flow$$v_2$$v2ofDmesons at the Relativistic Heavy-Ion Collider and the Large Hadron Collider. By comparing our QLBT calculation to the experimental data on theDmeson$$R_\mathrm {AA}$$RAAand$$v_2$$v2, we extract the heavy quark transport parameter$$\hat{q}$$q^and diffusion coefficient$$D_\mathrm {s}$$Dsin the temperature range of$$1-4~T_\mathrm {c}$$1-4Tc, and compare them with the lattice QCD results and other phenomenological studies.

     
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  4. A<sc>bstract</sc>

    The production of strange hadrons ($$ {\textrm{K}}_{\textrm{S}}^0 $$KS0, Λ, Ξ±, and Ω±), baryon-to-meson ratios (Λ/$$ {\textrm{K}}_{\textrm{S}}^0 $$KS0, Ξ/$$ {\textrm{K}}_{\textrm{S}}^0 $$KS0, and Ω/$$ {\textrm{K}}_{\textrm{S}}^0 $$KS0), and baryon-to-baryon ratios (Ξ/Λ, Ω/Λ, and Ω/Ξ) associated with jets and the underlying event were measured as a function of transverse momentum (pT) in pp collisions at$$ \sqrt{s} $$s= 13 TeV and p Pb collisions at$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$sNN= 5.02 TeV with the ALICE detector at the LHC. The inclusive production of the same particle species and the corresponding ratios are also reported. The production of multi-strange hadrons, Ξ±and Ω±, and their associated particle ratios in jets and in the underlying event are measured for the first time. In both pp and p–Pb collisions, the baryon-to-meson and baryon-to-baryon yield ratios measured in jets differ from the inclusive particle production for low and intermediate hadronpT(0.6–6 GeV/c). Ratios measured in the underlying event are in turn similar to those measured for inclusive particle production. In pp collisions, the particle production in jets is compared with Pythia8 predictions with three colour-reconnection implementation modes. None of them fully reproduces the data in the measured hadronpTregion. The maximum deviation is observed for Ξ±and Ω±which reaches a factor of about six. The event multiplicity dependence is further investigated in p−Pb collisions. In contrast to what is observed in the underlying event, there is no significant event-multiplicity dependence for particle production in jets. The presented measurements provide novel constraints on hadronisation and its Monte Carlo description. In particular, they demonstrate that the fragmentation of jets alone is insufficient to describe the strange and multi-strange particle production in hadronic collisions at LHC energies.

     
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  5. A<sc>bstract</sc>

    Measurements of the production of electrons from heavy-flavour hadron decays in pp collisions at$$ \sqrt{s} $$s= 13 TeV at midrapidity with the ALICE detector are presented down to a transverse momentum (pT) of 0.2 GeV/cand up topT= 35 GeV/c, which is the largest momentum range probed for inclusive electron measurements in ALICE. In p-Pb collisions, the production cross section and the nuclear modification factor of electrons from heavy-flavour hadron decays are measured in thepTrange 0.5< pT<26 GeV/cat$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$sNN= 8.16 TeV. The nuclear modification factor is found to be consistent with unity within the statistical and systematic uncertainties. In both collision systems, first measurements of the yields of electrons from heavy-flavour hadron decays in different multiplicity intervals normalised to the multiplicity-integrated yield (self-normalised yield) at midrapidity are reported as a function of the self-normalised charged-particle multiplicity estimated at midrapidity. The self-normalised yields in pp and p-Pb collisions grow faster than linear with the self-normalised multiplicity. A strongpTdependence is observed in pp collisions, where the yield of high-pTelectrons increases faster as a function of multiplicity than the one of low-pTelectrons. The measurement in p-Pb collisions shows nopTdependence within uncertainties. The self-normalised yields in pp and p-Pb collisions are compared with measurements of other heavy-flavour, light-flavour, and strange particles, and with Monte Carlo simulations.

     
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