Skip to main content
U.S. Department of Energy
Office of Scientific and Technical Information

ψ ( 2 S ) Suppression in Pb-Pb Collisions at the LHC

Journal Article · · Physical Review Letters
; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; more »; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; « less

The production of the ψ ( 2 S ) charmonium state was measured with ALICE in Pb-Pb collisions at s NN = 5.02 TeV , in the dimuon decay channel. A significant signal was observed for the first time at LHC energies down to zero transverse momentum, at forward rapidity ( 2.5 < y < 4 ). The measurement of the ratio of the inclusive production cross sections of the ψ ( 2 S ) and J / ψ resonances is reported as a function of the centrality of the collisions and of transverse momentum, in the region p T < 12 GeV / c . The results are compared with the corresponding measurements in p p collisions, by forming the double ratio [ σ ψ ( 2 S ) / σ J / ψ ] Pb Pb / [ σ ψ ( 2 S ) / σ J / ψ ] p p . It is found that in Pb-Pb collisions the ψ ( 2 S ) is suppressed by a factor of 2 with respect to the J / ψ . The ψ ( 2 S ) nuclear modification factor R AA was also obtained as a function of both centrality and p T . The results show that the ψ ( 2 S ) resonance yield is strongly suppressed in Pb-Pb collisions, by a factor of up to 3 with respect to p p . Comparisons of cross section ratios with previous Super Proton Synchrotron findings by the NA50 experiment and of R AA with higher- p T results at LHC energy are also reported. These results and the corresponding comparisons with calculations of transport and statistical models address questions on the presence and properties of charmonium states in the quark-gluon plasma formed in nuclear collisions at the LHC.

© 2024 CERN, for the ALICE Collaboration 2024 CERN
Research Organization:
Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Oak Ridge, TN (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), Nuclear Physics (NP)
Contributing Organization:
ALICE Collaboration
Grant/Contract Number:
AC05-00OR22725
OSTI ID:
2282687
Alternate ID(s):
OSTI ID: 2329581
Journal Information:
Physical Review Letters, Journal Name: Physical Review Letters Journal Issue: 4 Vol. 132; ISSN 0031-9007; ISSN PRLTAO
Publisher:
American Physical SocietyCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (47)

The spectral analysis of strongly interacting matter journal June 1991
Study of J/ψ azimuthal anisotropy at forward rapidity in Pb-Pb collisions at sNN=5.02$$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}}=5.02 $$ TeV journal February 2019
Studies of J/ψ production at forward rapidity in Pb–Pb collisions at $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} $$ = 5.02 TeV journal February 2020
Differential studies of inclusive J/ψ and ψ(2S) production at forward rapidity in Pb-Pb collisions at s N N = 2.76 $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}}=2.76 $$ TeV journal May 2016
Inclusive J/ψ production at forward and backward rapidity in p-Pb collisions at s N N = 8.16 $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}}=8.16 $$ TeV journal July 2018
Z-boson production in p-Pb collisions at $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} $$ = 8.16 TeV and Pb-Pb collisions at $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} $$ = 5.02 TeV journal September 2020
Measurement of J/ψ production cross-sections in pp collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 5 TeV journal November 2021
Measurement of beauty production via non-prompt D0 mesons in Pb-Pb collisions at $$ \sqrt{{\textrm{s}}_{\textrm{NN}}} $$ = 5.02 TeV journal December 2022
J/ψ suppression by quark-gluon plasma formation journal October 1986
(Non)thermal aspects of charmonium production and a new look at J/ψ suppression journal October 2000
Statistical hadronization of heavy quarks in ultra-relativistic nucleus–nucleus collisions journal June 2007
Medium modifications and production of charmonia at LHC journal June 2011
Sequential regeneration of charmonia in heavy-ion collisions journal November 2015
J/ ψ suppression at forward rapidity in Pb–Pb collisions at s NN = 5.02  TeV journal March 2017
Chiral crossover in QCD at zero and non-zero chemical potentials journal August 2019
Transverse momentum distributions of charmonium states with the statistical hadronization model journal October 2019
Measurement of inclusive J/ψ suppression in Au+Au collisions at s NN = 200 GeV through the dimuon channel at STAR journal October 2019
Centrality and transverse momentum dependence of inclusive J/ψ production at midrapidity in Pb–Pb collisions at s NN = 5.02 TeV journal June 2020
Photoproduction of low-pT J/ψ from peripheral to central Pb–Pb collisions at 5.02 TeV journal November 2023
Decoding the phase structure of QCD via particle production at high energy journal September 2018
Medium modifications of charm and charmonium in high-energy heavy-ion collisions journal July 2004
Colour deconfinement and quarkonium binding journal February 2006
Real-time static potential in hot QCD journal March 2007
The ALICE experiment at the CERN LHC journal August 2008
Review of Particle Physics journal August 2022
Quarkonium formation time in a model-independent approach journal September 1999
Enhanced J / ψ production in deconfined quark matter journal April 2001
J / ψ suppression at forward rapidity in Au + Au collisions at s N N = 200 GeV journal November 2011
Centrality determination of Pb-Pb collisions at s N N = 2.76 TeV with ALICE journal October 2013
Medium effects on charmonium production at ultrarelativistic energies available at the CERN Large Hadron Collider journal May 2014
Photoproduction of charmonia and total charmonium-proton cross sections journal October 2000
Quarkonium feed-down and sequential suppression journal October 2001
Relative Modification of Prompt ψ ( 2 S ) and J / ψ Yields from p p to PbPb Collisions at s N N = 5.02     TeV journal April 2017
QCD Crossover at Finite Chemical Potential from Lattice Simulations journal July 2020
High-Precision Lattice QCD Confronts Experiment journal January 2004
In-Medium Effects on Charmonium Production in Heavy-Ion Collisions journal May 2004
ψ′ production in Pb–Pb collisions at 158 GeV/nucleon journal November 2006
Heavy quarkonium: progress, puzzles, and opportunities journal February 2011
Measurement of ψ(2S) meson production in pp collisions at $\sqrt{s}=7\ \mbox{TeV}$ journal August 2012
Measurement of quarkonium production at forward rapidity in $$\mathbf {pp}$$ pp collisions at $$\mathbf {\sqrt{s}=7}~$$ s = 7 TeV journal August 2014
Energy dependence of forward-rapidity $$\mathrm {J}/\psi $$ J / ψ and $$\psi \mathrm {(2S)}$$ ψ ( 2 S ) production in pp collisions at the LHC journal June 2017
Measurement of prompt and nonprompt charmonium suppression in $$\text {PbPb}$$ PbPb collisions at 5.02 $$\,\text {Te}\text {V}$$ TeV journal June 2018
Prompt and non-prompt $$J/\psi $$ J / ψ and $$\psi (2\mathrm {S})$$ ψ ( 2 S ) suppression at high transverse momentum in $$5.02~\mathrm {TeV}$$ 5.02 TeV Pb+Pb collisions with the ATLAS experiment journal September 2018
Erratum to: Measurement of $$\psi (2S)$$ meson production in pp collisions at $$\sqrt{s}=7\,\hbox {TeV}$$ journal January 2020
Inclusive quarkonium production in pp collisions at $$\sqrt{s}$$ = 5.02 TeV journal January 2023
A new measurement of $J/\psi$ suppression in Pb-Pb collisions at 158 GeV per nucleon journal February 2005
Performance of the ALICE experiment at the CERN LHC journal September 2014

Similar Records

Fraction of χ c Decays in Prompt J / ψ Production Measured in p Pb Collisions at s NN = 8.16 TeV
Journal Article · Thu Mar 07 19:00:00 EST 2024 · Physical Review Letters · OSTI ID:2474405

Observation of double J / ψ meson production in p Pb collisions at s NN = 8.16 TeV
Journal Article · Mon Nov 04 19:00:00 EST 2024 · Physical Review. D. · OSTI ID:2476263

Observation of Exotic J / ψ ϕ Resonant Structure in Diffractive Processes in Proton-Proton Collisions
Journal Article · Thu Jan 23 19:00:00 EST 2025 · Physical Review Letters · OSTI ID:2506906