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

Multiplicity and transverse momentum dependence of charge-balance functions in pPb and PbPb collisions at LHC energies

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
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  1. Yerevan Physics Inst. (YerPhI) (Armenia); Yerevan State University (Armenia); The CMS collaboration. et al.

Measurements of the charge-dependent two-particle angular correlation function in proton-lead (pPb) collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of $$\sqrt{s_{NN}}$$ = 8.16 TeV and lead-lead (PbPb) collisions at $$\sqrt{s_{NN}}$$ = 5.02 TeV are reported. The pPb and PbPb data sets correspond to integrated luminosities of 186 nb-1 and 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 (Δη) and relative azimuthal angle (Δφ), for various multiplicity and transverse momentum (pT) intervals. A multiplicity dependence of the balance function is observed in Δη and Δφ for 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 with HYDJET, HIJING, and AMPT generator 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.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
The CMS collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359
OSTI ID:
1997536
Report Number(s):
CMS-HIN--21-017; CERN-EP-2023-075; FERMILAB-PUB-23-404-CMS; arXiv:2307.11185; oai:inspirehep.net:2679254
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Journal Name: Journal of High Energy Physics (Online) Journal Issue: 8 Vol. 2024; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer NatureCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (29)

Geant4—a simulation toolkit
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Heavy ion event generator HYDJET++ (HYDrodynamics plus JETs) journal May 2009
The balance function in azimuthal angle is a measure of the transverse flow journal March 2005
Transverse radial expansion in nuclear collisions and two particle correlations journal January 2006
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Ridge correlation structure in high-multiplicity pp collisions with CMS journal November 2011
Heavy ion collisions: Correlations and Fluctuations in particle production journal November 2006
Description and performance of track and primary-vertex reconstruction with the CMS tracker journal October 2014
Role of baryon number conservation in measurements of fluctuations journal September 2019
Determining the diffusivity for light quarks from experiment journal October 2020
Generic algorithm for multiparticle cumulants of azimuthal correlations in high energy nucleus collisions journal February 2021
Charge balance functions for heavy-ion collisions at energies available at the CERN Large Hadron Collider journal July 2021
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Origin of the “ridge” phenomenon induced by jets in heavy ion collisions journal October 2007
Femtoscopy in relativistic heavy ion collisions and its relation to bulk properties of QCD matter journal November 2008
General charge balance functions: A tool for studying the chemical evolution of the quark-gluon plasma journal January 2012
Production of charge in heavy ion collisions journal December 2015
Effect of magnetic fields on pairs of oppositely charged particles in ultrarelativistic heavy-ion collisions journal April 2019
Evolving charge correlations in a hybrid model with both hydrodynamics and hadronic Boltzmann descriptions journal April 2019
Identifying the Charge Carriers of the Quark-Gluon Plasma journal May 2012
Clocking Hadronization in Relativistic Heavy-Ion Collisions with Balance Functions journal September 2000
Trial factors for the look elsewhere effect in high energy physics journal October 2010
A model of jet quenching in ultrarelativistic heavy ion collisionsand high- p T hadron spectra at RHIC journal January 2006
Heavy-ion collisions at the Large Hadron Collider: A review of the results from Run 1 journal March 2016
Novel collective phenomena in high-energy proton–proton and proton–nucleus collisions journal January 2016
First Results from Pb+Pb Collisions at the LHC journal November 2012
Technical Proposal for the Phase-II Upgrade of the CMS Detector null January 2015
Multiplicity and transverse momentum dependence of charge-balance functions in pPb and PbPb collisions at LHC energies collection January 2024
Introducing HIJING++: the Heavy Ion Monte Carlo Generator for the High-Luminosity LHC Era
  • Bíró, Gábor; Barnafoldi, Gergely Gabor; Papp, Gabor
  • Proceedings of International Conference on Hard and Electromagnetic Probes of High-Energy Nuclear Collisions — PoS(HardProbes2018) https://doi.org/10.22323/1.345.0045
conference April 2019