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Office of Scientific and Technical Information

Title: Multiplicity dependence of light (anti-)nuclei production in p–Pb collisions at s NN =5.02 TeV

Journal Article · · Physics Letters. B
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The measurement of the deuteron and anti-deuteron production in the rapidity range -1 < y < 0 as a function of transverse momentum and event multiplicity in p–Pb collisions at $$\sqrt{s_{NN}}$$ = 5.02 TeV is presented. (Anti-)deuterons are identified via their specific energy loss dE/dx and via their time-of-flight. Their production in p–Pb collisions is compared to pp and Pb–Pb collisions and is discussed within the context of thermal and coalescence models. The ratio of integrated yields of deuterons to protons (d/p) shows a significant increase as a function of the charged-particle multiplicity of the event starting from values similar to those observed in pp collisions at low multiplicities and approaching those observed in Pb–Pb collisions at high multiplicities. The mean transverse particle momenta are extracted from the deuteron spectra and the values are similar to those obtained for p and Λ particles. Thus, deuteron spectra do not follow mass ordering. This behaviour is in contrast to the trend observed for non-composite particles in p–Pb collisions. In addition, the production of the rare 3He and 3$$\bar{He}$$ nuclei has been studied. The spectrum corresponding to all non-single diffractive p-Pb collisions is obtained in the rapidity window -1 < y < 0 and the pT-integrated yield dN/dy is extracted. It is found that the yields of protons, deuterons, and 3He, normalised by the spin degeneracy factor, follow an exponential decrease with mass number.

Research Organization:
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States); 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:
AC02-05CH11231; AC05-00OR22725
OSTI ID:
1599841
Journal Information:
Physics Letters. B, Journal Name: Physics Letters. B Journal Issue: C Vol. 800; ISSN 0370-2693
Publisher:
ElsevierCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (42)

Geant4—a simulation toolkit
  • Agostinelli, S.; Allison, J.; Amako, K.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 506, Issue 3 https://doi.org/10.1016/S0168-9002(03)01368-8
journal July 2003
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
Experimental overview on small collision systems at the LHC journal December 2016
Production of 4He and 4 He ‾ in Pb–Pb collisions at s NN = 2.76 TeV at the LHC journal March 2018
Production of light nuclei, hypernuclei and their antiparticles in relativistic nuclear collisions journal March 2011
Antinucleus–nucleus cross sections implemented in Geant4 journal November 2011
Observation of long-range, near-side angular correlations in pPb collisions at the LHC journal January 2013
Long-range angular correlations on the near and away side in p–Pb collisions at sNN=5.02 TeV journal February 2013
Multiplicity and transverse momentum dependence of two- and four-particle correlations in pPb and PbPb collisions journal July 2013
Measurement with the ATLAS detector of multi-particle azimuthal correlations in p+Pb collisions at sNN=5.02 TeV journal August 2013
Long-range angular correlations of π, K and p in p–Pb collisions at sNN=5.02 TeV journal October 2013
Multiplicity dependence of pion, kaon, proton and lambda production in p–Pb collisions at sNN=5.02 TeV journal January 2014
H Λ 3 and H ‾ Λ ¯ 3 production in Pb–Pb collisions at s NN = 2.76  TeV journal March 2016
Multi-strange baryon production in p Pb collisions at s NN = 5.02   TeV journal July 2016
Multiplicity dependence of charged pion, kaon, and (anti)proton production at large transverse momentum in p–Pb collisions at s NN = 5.02  TeV journal September 2016
Multiplicity dependence of light nuclei production at LHC energies in the canonical statistical model journal October 2018
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Observation of the antimatter helium-4 nucleus journal April 2011
Production of strange clusters and strange matter in nucleus-nucleus collisions at the AGS journal March 1995
ALICE: Physics Performance Report, Volume I journal October 2004
ALICE: Physics Performance Report, Volume II journal September 2006
An investigation of the antinuclei and nuclei production mechanism in Pb + Pb collisions at 158 A GeV journal January 2003
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Thermal phenomenology of hadrons from 200 A GeV S+S collisions journal November 1993
Production of light nuclei in relativistic heavy-ion collisions journal August 1994
Coalescence and flow in ultrarelativistic heavy ion collisions journal March 1999
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