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Title: Coherent $$\mathrm{J}/\psi $$ and ψ photoproduction at midrapidity in ultra-peripheral Pb–Pb  collisions at $$\sqrt{s_{\mathrm {NN}}}~=~5.02$$ TeV

Journal Article · · European Physical Journal. C, Particles and Fields
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  1. Oak Ridge National Lab. (ORNL), Oak Ridge, TN (United States)

AbstractThe coherent photoproduction of $$$$\mathrm{J}/\psi $$$$ J / ψ and $$$${\uppsi '}$$$$ ψ mesons was measured in ultra-peripheral Pb–Pb collisions at a center-of-mass energy $$$$\sqrt{s_{\mathrm {NN}}}~=~5.02$$$$ s NN = 5.02  TeV  with the ALICE detector. Charmonia are detected in the central rapidity region for events where the hadronic interactions are strongly suppressed. The $$$$\mathrm{J}/\psi $$$$ J / ψ is reconstructed using the dilepton ($$$$l^{+} l^{-}$$$$ l + l - ) and proton–antiproton decay channels, while for the $$$${\uppsi '}$$$$ ψ   the dilepton and the $$$$l^{+} l^{-} \pi ^{+} \pi ^{-}$$$$ l + l - π + π - decay channels are studied. The analysis is based on an event sample corresponding to an integrated luminosity of about 233 $$$$\mu {\mathrm{b}}^{-1}$$$$ μ b - 1 . The results are compared with theoretical models for coherent $$$$\mathrm{J}/\psi $$$$ J / ψ and $$$${\uppsi '}$$$$ ψ photoproduction. The coherent cross section is found to be in a good agreement with models incorporating moderate nuclear gluon shadowing of about 0.64 at a Bjorken-x of around $$$$6\times 10^{-4}$$$$ 6 × 10 - 4 , such as the EPS09 parametrization, however none of the models is able to fully describe the rapidity dependence of the coherent $$$$\mathrm{J}/\psi $$$$ J / ψ cross section including ALICE measurements at forward rapidity. The ratio of $$$${\uppsi '}$$$$ ψ to $$$$\mathrm{J}/\psi $$$$ J / ψ coherent photoproduction cross sections was also measured and found to be consistent with the one for photoproduction off protons.

Research Organization:
Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Oak Ridge, TN (United States); Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States); Univ. of Tennessee, Knoxville, TN (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), Nuclear Physics (NP); USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
ALICE Collaboration
Grant/Contract Number:
AC05-00OR22725; AC02-05CH11231; M 2467-N36; FG02-96ER40982
OSTI ID:
1883710
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1825699; OSTI ID: 2007953
Journal Information:
European Physical Journal. C, Particles and Fields, Vol. 81, Issue 8; ISSN 1434-6044
Publisher:
SpringerCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (56)

J / Ψ production in ultraperipheral Pb+Pb and p +Pb collisions at energies available at the CERN Large Hadron Collider journal March 2013
Central exclusive production of J/ψ and ψ(2S) mesons in pp collisions at s = 13 $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV journal October 2018
EPS09 — A new generation of NLO and LO nuclear parton distribution functions journal April 2009
Alignment of the ALICE Inner Tracking System with cosmic-ray tracks journal March 2010
Incoherent diffractive J / Ψ production in high-energy nuclear deep-inelastic scattering journal June 2011
Performance of the ALICE experiment at the CERN LHC journal September 2014
Coherent ρ and <mml:math altimg="si1.gif" overflow="scroll" xmlns:xocs="http://www.elsevier.com/xml/xocs/dtd" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ja="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:cals="http://www.elsevier.com/xml/common/cals/dtd"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:math> photoproduction in ultraperipheral processes with electromagnetic dissociation of heavy ions at RHIC and LHC journal April 2012
Investigation of diffractive photoproduction of J / Ψ in hadronic collisions journal July 2014
Gluon shadowing at small x from coherent J / ψ photoproduction data at energies available at the CERN Large Hadron Collider journal July 2017
ψ ( 2 S ) π + π J / ψ decay distributions journal July 2000
Nucleon dissociation and incoherent J / ψ photoproduction on nuclei in ion ultraperipheral collisions at the CERN Large Hadron Collider journal January 2019
Physics of Ultra-Peripheral Nuclear Collisions journal December 2005
DiffractiveJ/Ψ electroproduction in LLA QCD journal March 1993
Electromagnetic excitation and fragmentation of ultrarelativistic nuclei journal March 2011
Diffractive photoproduction of ψ(2S) mesons at HERA journal August 2002
The ALICE TPC, a large 3-dimensional tracking device with fast readout for ultra-high multiplicity events
  • Alme, J.; Andres, Y.; Appelshäuser, H.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 622, Issue 1 https://doi.org/10.1016/j.nima.2010.04.042
journal October 2010
Coherent ψ(2S) photo-production in ultra-peripheral Pb Pb collisions at s NN = 2.76  TeV journal December 2015
Coherent <mml:math altimg="si1.gif" overflow="scroll" xmlns:xocs="http://www.elsevier.com/xml/xocs/dtd" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ja="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:cals="http://www.elsevier.com/xml/common/cals/dtd"><mml:mi mathvariant="normal">J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:math> photoproduction in ultra-peripheral Pb–Pb collisions at <mml:math altimg="si2.gif" overflow="scroll" xmlns:xocs="http://www.elsevier.com/xml/xocs/dtd" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ja="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:cals="http://www.elsevier.com/xml/common/cals/dtd"><mml:msqrt><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">NN</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2.76</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>TeV</mml:mtext></mml:math> journal January 2013
The ALICE experiment at the CERN LHC journal August 2008
Exclusive J/ψ production in ultraperipheral collisions at the LHC: constraints on the gluon distributions in the proton and nuclei journal October 2013
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STARlight: A Monte Carlo simulation program for ultra-peripheral collisions of relativistic ions journal March 2017
Exclusive photoproduction of $J/\psi$ mesons at HERA journal July 2002
Exclusive vector meson production in relativistic heavy ion collisions journal June 1999
Coherent photoproduction of J / ψ in nucleus-nucleus collisions in the color dipole approach journal April 2019
Review of Particle Physics journal August 2020
Diffractive photoproduction of radially excited ψ ( 2 S ) mesons in photon-Pomeron reactions in PbPb collisions at energies available at the CERN Large Hadron Collider journal July 2013
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Evidence for nuclear gluon shadowing from the ALICE measurements of PbPb ultraperipheral exclusive <mml:math altimg="si1.gif" overflow="scroll" xmlns:xocs="http://www.elsevier.com/xml/xocs/dtd" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ja="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:cals="http://www.elsevier.com/xml/common/cals/dtd" xmlns:sa="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-aff/dtd"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:math> production journal October 2013
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