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U.S. Department of Energy
Office of Scientific and Technical Information

Centrality dependence of J and ψ(2S) production and nuclear modification in p-Pb collisions at \( \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} \) = 8.16 TeV

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
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The inclusive production of the J/ψ and ψ(2S) charmonium states is studied as a function of centrality in p-Pb collisions at a centre-of-mass energy per nucleon pair \( \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} \) = 8.16 TeV at the LHC. The measurement is performed in the dimuon decay channel with the ALICE apparatus in the centre-of-mass rapidity intervals 4.46 < ycms < –2.96 (Pb-going direction) and 2.03 < ycms < 3.53 (p-going direction), down to zero transverse momentum (pT). The J/ψ and ψ(2S) production cross sections are evaluated as a function of the collision centrality, estimated through the energy deposited in the zero degree calorimeter located in the Pb-going direction. The pT-differential J/ψ production cross section is measured at backward and forward rapidity for several centrality classes, together with the corresponding average \( \left\langle {p}_{\mathrm{T}}\right\rangle \) and \( \left\langle {p}_{\mathrm{T}}^2\right\rangle \) values. The nuclear effects affecting the production of both charmonium states are studied using the nuclear modification factor. In the p-going direction, a suppression of the production of both charmonium states is observed, which seems to increase from peripheral to central collisions. In the Pb-going direction, however, the centrality dependence is different for the two states: the nuclear modification factor of the J/ψ increases from below unity in peripheral collisions to above unity in central collisions, while for the ψ(2S) it stays below or consistent with unity for all centralities with no significant centrality dependence. The results are compared with measurements in p-Pb collisions at \( \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} \) = 5.02 TeV and no significant dependence on the energy of the collision is observed. Finally, the results are compared with theoretical models implementing various nuclear matter effects.
Research Organization:
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States); Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Oak Ridge, TN (United States)
Sponsoring Organization:
National Science Foundation (NSF); USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP); USDOE Office of Science (SC), Nuclear Physics (NP)
Contributing Organization:
The ALICE collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-05CH11231; AC05-00OR22725
OSTI ID:
1787986
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1820742
OSTI ID: 1798769
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Journal Name: Journal of High Energy Physics (Online) Journal Issue: 2 Vol. 2021; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer BerlinCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (29)

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Nuclear modification of vector boson production in proton–lead collisions at the LHC journal April 2013
Excited charmonium suppression in proton–nucleus collisions as a consequence of comovers journal October 2015
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Alignment of the ALICE Inner Tracking System with cosmic-ray tracks journal March 2010
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Enhanced J / ψ production in deconfined quark matter journal April 2001
Impact-parameter dependence of the nuclear modification of J / ψ production in d +Au collisions at s NN = 200 GeV journal May 2013
ψ ( 2 S ) versus J / ψ suppression in proton-nucleus collisions from factorization violating soft color exchanges journal January 2018
Rigorous QCD analysis of inclusive annihilation and production of heavy quarkonium journal February 1995
Quarkonium feed-down and sequential suppression journal October 2001
Transverse momentum broadening of vector boson production in high energy nuclear collisions journal June 2008
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Comprehensive Description of J / ψ Production in Proton-Proton Collisions at Collider Energies journal November 2014
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Performance of the ALICE experiment at the CERN LHC journal September 2014
Predictions for p+Pb Collisions at sNN = 5TeV: Comparison with Data journal September 2016


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