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Title: Higher-order moments of the elliptic flow distribution in PbPb collisions at $$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ = 5.02 TeV
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.  more » « less
Award ID(s):
1913624 2121686
PAR ID:
10546186
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Journal of High Energy Physics
Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2024
Issue:
2
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
More Like this
  1. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    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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  2. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> The Chiral Magnetic Wave (CMW) phenomenon is essential to provide insights into the strong interaction in QCD, the properties of the quark-gluon plasma, and the topological characteristics of the early universe, offering a deeper understanding of fundamental physics in high-energy collisions. Measurements of the charge-dependent anisotropic flow coefficients are studied in Pb-Pb collisions at center-of-mass energy per nucleon-nucleon collision$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 5.02 TeV to probe the CMW. In particular, the slope of the normalized difference in elliptic (v2) and triangular (v3) flow coefficients of positively and negatively charged particles as a function of their event-wise normalized number difference, is reported for inclusive and identified particles. The slope$$ {r}_3^{\textrm{Norm}} $$ r 3 Norm is found to be larger than zero and to have a magnitude similar to$$ {r}_2^{\textrm{Norm}} $$ r 2 Norm , thus pointing to a large background contribution for these measurements. Furthermore,$$ {r}_2^{\textrm{Norm}} $$ r 2 Norm can be described by a blast wave model calculation that incorporates local charge conservation. In addition, using the event shape engineering technique yields a fraction of CMW (fCMW) contribution to this measurement which is compatible with zero. This measurement provides the very first upper limit forfCMW, and in the 10–60% centrality interval it is found to be 26% (38%) at 95% (99.7%) confidence level. 
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  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> We report multi-differential measurements of strange hadron production ranging from mid- to target-rapidity in Au+Au collisions at a center-of-momentum energy per nucleon pair of$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 3 GeV with the STAR experiment at RHIC.$$ {K}_S^0 $$ K S 0 meson and Λ hyperon yields are measured via their weak decay channels. Collision centrality and rapidity dependences of the transverse momentum spectra and particle ratios are presented. Particle mass and centrality dependence of the average transverse momenta of Λ and$$ {K}_S^0 $$ K S 0 are compared with other strange particles, providing evidence of the development of hadronic rescattering in such collisions. The 4πyields of each of these strange hadrons show a consistent centrality dependence. Discussions on radial flow, the strange hadron production mechanism, and properties of the medium created in such collisions are presented together with results from hadronic transport and thermal model calculations. 
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  4. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    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$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 5.02 TeV. The analysis uses a data set corresponding to an integrated luminosity of 1.61 nb−1recorded 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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  5. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> Measurements of the charge-dependent two-particle angular correlation function in proton-lead (pPb) collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 8.16 TeV and lead-lead (PbPb) collisions at$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 5.02 TeV are reported. The pPb and PbPb data sets correspond to integrated luminosities of 186 nb−1and 0.607 nb−1, respectively, and were collected using the CMS detector at the CERN LHC. The charge-dependent correlations are characterized by balance functions of same- and opposite-sign particle pairs. The balance functions, which contain information about the creation time of charged particle pairs and the development of collectivity, are studied as functions of relative pseudorapidity (∆η) and relative azimuthal angle (∆ϕ), for various multiplicity and transverse momentum (pT) intervals. A multiplicity dependence of the balance function is observed in ∆ηand ∆ϕfor both systems. The width of the balance functions decreases towards high-multiplicity collisions in the momentum region<2 GeV, for pPb and PbPb results. Integrals of the balance functions are presented in both systems, and a mild dependence of the charge-balancing fractions on multiplicity is observed. No multiplicity dependence is observed at higher transverse momentum. The data are compared withhydjet,hijing, andamptgenerator predictions, none of which capture completely the multiplicity dependence seen in the data. The comparison of results with different center-of-mass energies suggests that the balance functions become narrower at higher energies, which is consistent with the idea of delayed hadronization and the effect of radial flow. 
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