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 · Mon Aug 09 00:00:00 UTC 2021 · European Physical Journal. C, Particles and Fields

DOI: https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-021-09437-6 · OSTI ID:1825699

Acharya, S.; Adamová, D.; Adler, A.; Adolfsson, J.; Rinella, G. Aglieri; Agnello, M.; Agrawal, N.; Ahammed, Z.; Ahmad, S.; Ahn, S. U.; Akbar, Z.; Akindinov, A.; Al-Turany, M.; Albuquerque, D. D.; Aleksandrov, D.; Alessandro, B.; Alfanda, H. M.; Molina, R. Alfaro; Ali, B.; Ali, Y. ; Alici, A.; Alizadehvandchali, N.; Alkin, A.; Alme, J.; Alt, T.; Altenkamper, L.; Altsybeev, I.; Anaam, M. N.; Andrei, C.; Andreou, D.; Andronic, A.; Anguelov, V.; Antičić, T.; Antinori, F.; Antonioli, P.; Anuj, C.; Apadula, N.; Aphecetche, L.; Appelshäuser, H.; Arcelli, S.; Arnaldi, R.; Arratia, M.; Arsene, I. C.; Arslandok, M.; Augustinus, A.; Averbeck, R.; Aziz, S.; Azmi, M. D.; Badalà, A.; Baek, Y. W.; Bai, X.; Bailhache, R.; Bala, R.; Balbino, A.; Baldisseri, A.; Ball, M.; Banerjee, D.; Barbera, R.; Barioglio, L.; Barlou, M.; Barnaföldi, G. G.; Barnby, L. S.; Barret, V.; Bartels, C.; Barth, K.; Bartsch, E.; Baruffaldi, F.; Bastid, N.; Basu, S.; Batigne, G.; Batyunya, B.; Bauri, D.; Alba, J. Bazo; Bearden, I. G.; Beattie, C.; Belikov, I.; Hechavarria, A. Bell; Bellini, F.; Bellwied, R.; Belokurova, S.; Belyaev, V.; Bencedi, G.; Beole, S.; Bercuci, A.; Berdnikov, Y.; Berdnikova, A.; Berenyi, D.; Bergmann, L.; Besoiu, M. G.; Betev, L.; Bhaduri, P. P.; Bhasin, A.; Bhat, I. R.; Bhat, M. A.; Bhattacharjee, B.; Bhattacharya, P.; Bianchi, A.; Bianchi, L.; Bianchi, N.; Bielčík, J.; Bielčíková, J.; Bilandzic, A.; Biro, G.; Biswas, S.; Blair, J. T.; Blau, D.; Blidaru, M. B.; Blume, C.; Boca, G.; Bock, F.; Bogdanov, A.; Boi, S.; Bok, J.; Boldizsár, L.; Bolozdynya, A.; Bombara, M.; Bond, P. M.; Bonomi, G.; Borel, H.; Borissov, A.; Bossi, H.; Botta, E.; Bratrud, L.; Braun-Munzinger, P.; Bregant, M.; Broz, M.; Bruno, G. E.; Buckland, M. D.; Budnikov, D.; Buesching, H.; Bufalino, S.; Bugnon, O.; Buhler, P.; Buncic, P.; Buthelezi, Z.; Butt, J. B.; Bysiak, S. A.; Caffarri, D.; Cai, M.; Caliva, A.; Calvo Villar, E.; Camacho, J. M.; Camacho, R. S.; Camerini, P.; Canedo, F. M.; Capon, A. A.; Carnesecchi, F.; Caron, R.; Castellanos, J. Castillo; Casula, E. R.; Catalano, F.; Sanchez, C. Ceballos; Chakraborty, P.; Chandra, S.; Chang, W.; Chapeland, S.; Chartier, M.; Chattopadhyay, S.; Chattopadhyay, S.; Chauvin, A.; Chavez, T. G.; Cheshkov, C.; Cheynis, B.; Chibante Barroso, V.; Chinellato, D. D.; Cho, S.; Chochula, P.; Christakoglou, P.; Christensen, C. H.; Christiansen, P.; Chujo, T.; Cicalo, C.; Cifarelli, L.; Cindolo, F.; Ciupek, M. R.; Clai, G.; Cleymans, J.; Colamaria, F.; Colburn, J. S.; Colella, D.; Collu, A.; Colocci, M.; Concas, M.; Balbastre, G. Conesa; Valle, Z. del; Contin, G.; Contreras, J. G.; Cormier, T. M.; Cortese, P.; Cosentino, M. R.; Costa, F.; Costanza, S.; Crochet, P.; Cuautle, E.; Cui, P.; Cunqueiro, L.; Dainese, A.; Damas, F. A.; Danisch, M. C.; Danu, A.; Das, I.; Das, P.; Das, P.; Das, S.; Dash, S.; De, S.; Caro, A. De; Cataldo, G. de; Cilladi, L. De; Cuveland, J. de; Falco, A. De; Gruttola, D. De; Marco, N. De; Martin, C. De; De Pasquale, S.; Deb, S.; Degenhardt, H. F.; Deja, K. R.; Stritto, L. Dello; Delsanto, S.; Deng, W.; Dhankher, P.; Bari, D. Di; Mauro, A. Di; Diaz, R. A.; Dietel, T.; Ding, Y.; Divià, R.; Dixit, D. U.; Djuvsland, Ø.; Dmitrieva, U.; Do, J.; Dobrin, A.; Dönigus, B.; Dordic, O.; Dubey, A. K.; Dubla, A.; Dudi, S.; Dukhishyam, M.; Dupieux, P.; Eder, T. M.; Ehlers, R. J.; Eikeland, V. N.; Elia, D.; Erazmus, B.; Ercolessi, F.; Erhardt, F.; Erokhin, A.; Ersdal, M. R.; Espagnon, B.; Eulisse, G.; Evans, D.; Evdokimov, S.; Fabbietti, L.; Faggin, M.; Faivre, J.; Fan, F.; Fantoni, A.; Fasel, M.; Fecchio, P.; Feliciello, A.; Feofilov, G.; Téllez, A. Fernández; Ferrero, A.; Ferretti, A.; Festanti, A.; Feuillard, V. G.; Figiel, J.; Filchagin, S.; Finogeev, D.; Fionda, F. M.; Fiorenza, G.; Flor, F.; Flores, A. N.; Foertsch, S.; Foka, P.; Fokin, S.; Fragiacomo, E.; Fuchs, U.; Funicello, N.; Furget, C.; Furs, A.; Fusco Girard, M.; Gaardhøje, J. J.; Gagliardi, M.; Gago, A. M.; Gal, A.; Galvan, C. D.; Ganoti, P.; Garabatos, C.; Garcia, J. A.; Garcia-Solis, E.; Garg, K.; Gargiulo, C.; Garibli, A.; Garner, K.; Gasik, P.; Gauger, E. F.; Gay Ducati, M. B.; Germain, M.; Ghosh, J.; Ghosh, P.; Ghosh, S. K.; Giacalone, M.; Gianotti, P.; Giubellino, P.; Giubilato, P.; Glaenzer, A. C.; Glässel, P.; Gonzalez, V.; González-Trueba, L. H.; Gorbunov, S.; Görlich, L.; Gotovac, S.; Grabski, V.; Graczykowski, L. K.; Graham, K. L.; Greiner, L.; Grelli, A.; Grigoras, C.; Grigoriev, V.; Grigoryan, A.; Grigoryan, S.; Groettvik, O. S.; Grosa, F.; Grosse-Oetringhaus, J. F.; Grosso, R.; Guernane, R.; Guilbaud, M.; Guittiere, M.; Gulbrandsen, K.; Gunji, T.; Gupta, A.; Gupta, R.; Guzman, I. B.; Haake, R.; Habib, M. K.; Hadjidakis, C.; Hamagaki, H.; Hamar, G.; Hamid, M.; Hannigan, R.; Haque, M. R.; Harlenderova, A.; Harris, J. W.; Harton, A.; Hasenbichler, J. A.; Hassan, H.; Hatzifotiadou, D.; Hauer, P.; Havener, L. B.; Hayashi, S.; Heckel, S. T.; Hellbär, E.; Helstrup, H.; Herman, T.; Hernandez, E. G.; Corral, G. Herrera; Herrmann, F.; Hetland, K. F.; Hillemanns, H.; Hills, C.; Hippolyte, B.; Hohlweger, B.; Honermann, J.; Hong, G. H.; Horak, D.; Hornung, S.; Hosokawa, R.; Hristov, P.; Huang, C.; Hughes, C.; Huhn, P.; Humanic, T. J.; Hushnud, H.; Husova, L. A.; Hussain, N.; Hutter, D.; Iddon, J. P.; Ilkaev, R.; Ilyas, H.; Inaba, M.; Innocenti, G. M.; Ippolitov, M.; Isakov, A.; Islam, M. S.; Ivanov, M.; Ivanov, V.; Izucheev, V.; Jacak, B.; Jacazio, N.; Jacobs, P. M.; Jadlovska, S.; Jadlovsky, J.; Jaelani, S.; Jahnke, C.; Jakubowska, M. J.; Janik, M. A.; Janson, T.; Jercic, M.; Jevons, O.; Jin, M.; Jonas, F.; Jones, P. G.; Jung, J.; Jung, M.; Junique, A.; Jusko, A.; Kalinak, P.; Kalweit, A.; Kaplin, V.; Kar, S.; Karasu Uysal, A.; Karatovic, D.; Karavichev, O.; Karavicheva, T.; Karczmarczyk, P.; Karpechev, E.; Kazantsev, A.; Kebschull, U.; Keidel, R.; Keil, M.; Ketzer, B.; Khabanova, Z.; Khan, A. M.; Khan, S.; Khanzadeev, A.; Kharlov, Y.; Khatun, A.; Khuntia, A.; Kileng, B.; Kim, B.; Kim, D.; Kim, D. J.; Kim, E. J.; Kim, H.; Kim, J.; Kim, J. S.; Kim, J.; Kim, J.; Kim, J.; Kim, M.; Kim, S.; Kim, T.; Kirsch, S.; Kisel, I.; Kiselev, S.; Kisiel, A.; Klay, J. L.; Klein, J.; Klein, S.; Klein-Bösing, C.; Kleiner, M.; Klemenz, T.; Kluge, A.; Knospe, A. G.; Kobdaj, C.; Köhler, M. K.; Kollegger, T.; Kondratyev, A.; Kondratyeva, N.; Kondratyuk, E.; Konig, J.; Konigstorfer, S. A.; Konopka, P. J.; Kornakov, G.; Koryciak, S. D.; Koska, L.; Kovalenko, O.; Kovalenko, V.; Kowalski, M.; Králik, I.; Kravčáková, A.; Kreis, L.; Krivda, M.; Krizek, F.; Gajdosova, K. Krizkova; Kroesen, M.; Krüger, M.; Kryshen, E.; Krzewicki, M.; Kučera, V.; Kuhn, C.; Kuijer, P. G.; Kumaoka, T.; Kumar, L.; Kundu, S.; Kurashvili, P.; Kurepin, A.; Kurepin, A. B.; Kuryakin, A.; Kushpil, S.; Kvapil, J.; Kweon, M. J.; Kwon, J. Y.; Kwon, Y.; La Pointe, S. L.; La Rocca, P.; Lai, Y. S.; Lakrathok, A.; Lamanna, M.; Langoy, R.; Lapidus, K.; Larionov, P.; Laudi, E.; Lautner, L.; Lavicka, R.; Lazareva, T.; Lea, R.; Lee, J.; Lehrbach, J.; Lemmon, R. C.; Monzón, I. León; Lesser, E. D.; Lettrich, M.; Lévai, P.; Li, X.; Li, X. L.; Lien, J.; Lietava, R.; Lim, B.; Lim, S. H.; Lindenstruth, V.; Lindner, A.; Lippmann, C.; Liu, A.; Liu, J.; Lofnes, I. M.; Loginov, V.; Loizides, C.; Loncar, P.; Lopez, J. A.; Lopez, X.; Torres, E. López; Luhder, J. R.; Lunardon, M.; Luparello, G.; Ma, Y. G.; Maevskaya, A.; Mager, M.; Mahmood, S. M.; Mahmoud, T.; Maire, A.; Majka, R. D.; Malaev, M.; Malik, Q. W.; Malinina, L.; Mal’Kevich, D.; Mallick, N.; Malzacher, P.; Mandaglio, G.; Manko, V.; Manso, F.; Manzari, V.; Mao, Y.; Mareš, J.; Margagliotti, G. V.; Margotti, A.; Marín, A.; Markert, C.; Marquard, M.; Martin, N. A.; Martinengo, P.; Martinez, J. L.; Martínez, M. I.; García, G. Martínez; Masciocchi, S.; Masera, M.; Masoni, A.; Massacrier, L.; Mastroserio, A.; Mathis, A. M.; Matonoha, O.; Matuoka, P. T.; Matyja, A.; Mayer, C.; Mazuecos, A. L.; Mazzaschi, F.; Mazzilli, M.; Mazzoni, M. A.; Mechler, A. F.; Meddi, F.; Melikyan, Y.; Menchaca-Rocha, A.; Meninno, E.; Menon, A. S.; Meres, M.; Mhlanga, S.; Miake, Y.; Micheletti, L.; Migliorin, L. C.; Mihaylov, D. L.; Mikhaylov, K.; Mishra, A. N.; Miśkowiec, D.; Modak, A.; Mohammadi, N.; Mohanty, A. P.; Mohanty, B.; Mohisin Khan, M.; Moravcova, Z.; Mordasini, C.; Godoy, D. De; Moreno, L. P.; Morozov, I.; Morsch, A.; Mrnjavac, T.; Muccifora, V.; Mudnic, E.; Mühlheim, D.; Muhuri, S.; Mulligan, J. D.; Mulliri, A.; Munhoz, M. G.; Munzer, R. H.; Murakami, H.; Murray, S.; Musa, L.; Musinsky, J.; Myers, C. J.; Myrcha, J. W.; Naik, B.; Nair, R.; Nandi, B. K.; Nania, R.; Nappi, E.; Naru, M. U.; Nassirpour, A. F.; Nattrass, C.; Nazarenko, S.; Neagu, A.; Nellen, L.; Nesbo, S. V.; Neskovic, G.; Nesterov, D.; Nielsen, B. S.; Nikolaev, S.; Nikulin, S.; Nikulin, V.; Noferini, F.; Noh, S.; Nomokonov, P.; Norman, J.; Novitzky, N.; Nowakowski, P.; Nyanin, A.; Nystrand, J.; Ogino, M.; Ohlson, A.; Oleniacz, J.; Silva, A. Da; Oliver, M. H.; Onnerstad, A.; Oppedisano, C.; Velasquez, A. Ortiz; Osako, T.; Oskarsson, A.; Otwinowski, J.; Oyama, K.; Pachmayer, Y.; Padhan, S.; Pagano, D.; Paić, G.; Palasciano, A.; Pan, J.; Panebianco, S.; Pareek, P.; Park, J.; Parkkila, J. E.; Parmar, S.; Pathak, S. P.; Paul, B.; Pazzini, J.; Pei, H.; Peitzmann, T.; Peng, X.; Pereira, L. G.; Costa, H. Da; Peresunko, D.; Perez, G. M.; Perrin, S.; Pestov, Y.; Petráček, V.; Petrovici, M.; Pezzi, R. P.; Piano, S.; Pikna, M.; Pillot, P.; Pinazza, O.; Pinsky, L.; Pinto, C.; Pisano, S.; Płoskoń, M.; Planinic, M.; Pliquett, F.; Poghosyan, M. G.; Polichtchouk, B.; Poljak, N.; Pop, A.; Porteboeuf-Houssais, S.; Porter, J.; Pozdniakov, V.; Prasad, S. K.; Preghenella, R.; Prino, F.; Pruneau, C. A.; Pshenichnov, I.; Puccio, M.; Qiu, S.; Quaglia, L.; Quishpe, R. E.; Ragoni, S.; Rakotozafindrabe, A.; Ramello, L.; Rami, F.; Ramirez, S. R.; Ramos, A. T.; Raniwala, R.; Raniwala, S.; Räsänen, S. S.; Rath, R.; Ravasenga, I.; Read, K. F.; Redelbach, A. R.; Redlich, K.; Rehman, A.; Reichelt, P.; Reidt, F.; Renfordt, R.; Rescakova, Z.; Reygers, K.; Riabov, A.; Riabov, V.; Richert, T.; Richter, M.; Riedler, P.; Riegler, W.; Riggi, F.; Ristea, C.; Rode, S. P.; Cahuantzi, M. Rodríguez; Røed, K.; Rogalev, R.; Rogochaya, E.; Rogoschinski, T. S.; Rohr, D.; Röhrich, D.; Rojas, P. F.; Rokita, P. S.; Ronchetti, F.; Rosano, A.; Rosas, E. D.; Rossi, A.; Rotondi, A.; Roy, A.; Roy, P.; Rubini, N.; Rueda, O. V.; Rui, R.; Rumyantsev, B.; Rustamov, A.; Ryabinkin, E.; Ryabov, Y.; Rybicki, A.; Rytkonen, H.; Rzesa, W.; Saarimaki, O. M.; Sadek, R.; Sadovsky, S.; Saetre, J.; Šafařík, K.; Saha, S. K.; Saha, S.; Sahoo, B.; Sahoo, P.; Sahoo, R.; Sahoo, S.; Sahu, D.; Sahu, P. K.; Saini, J.; Sakai, S.; Sambyal, S.; Samsonov, V.; Sarkar, D.; Sarkar, N.; Sarma, P.; Sarti, V. M.; Sas, M. P.; Schambach, J.; Scheid, H. S.; Schiaua, C.; Schicker, R.; Schmah, A.; Schmidt, C.; Schmidt, H. R.; Schmidt, M. O.; Schmidt, M.; Schmidt, N. V.; Schmier, A. R.; Schotter, R.; Schukraft, J.; Schutz, Y.; Schwarz, K.; Schweda, K.; Scioli, G.; Scomparin, E.; Seger, J. E.; Sekiguchi, Y.; Sekihata, D.; Selyuzhenkov, I.; Senyukov, S.; Seo, J. J.; Serebryakov, D.; Šerkšnytė, L.; Sevcenco, A.; Shabanov, A.; Shabetai, A.; Shahoyan, R.; Shaikh, W.; Shangaraev, A.; Sharma, A.; Sharma, H.; Sharma, M.; Sharma, N.; Sharma, S.; Sheibani, O.; Sheikh, A. I.; Shigaki, K.; Shimomura, M.; Shirinkin, S.; Shou, Q.; Sibiriak, Y.; Siddhanta, S.; Siemiarczuk, T.; Silva, T. D.; Silvermyr, D.; Simatovic, G.; Simonetti, G.; Singh, B.; Singh, R.; Singh, R.; Singh, R.; Singh, V. K.; Singhal, V.; Sinha, T.; Sitar, B.; Sitta, M.; Skaali, T. B.; Skorodumovs, G.; Slupecki, M.; Smirnov, N.; Snellings, R. M.; Soncco, C.; Song, J.; Songmoolnak, A.; Soramel, F.; Sorensen, S.; Sputowska, I.; Stachel, J.; Stan, I.; Steffanic, P. J.; Stiefelmaier, S. F.; Stocco, D.; Storetvedt, M. M.; Stylianidis, C. P.; Suaide, A. P.; Sugitate, T.; Suire, C.; Suljic, M.; Sultanov, R.; Šumbera, M.; Sumberia, V.; Sumowidagdo, S.; Swain, S.; Szabo, A.; Szarka, I.; Tabassam, U.; Taghavi, S. F.; Taillepied, G.; Takahashi, J.; Tambave, G. J.; Tang, S.; Tang, Z.; Tarhini, M.; Tarzila, M. G.; Tauro, A.; Muñoz, G. Tejeda; Telesca, A.; Terlizzi, L.; Terrevoli, C.; Tersimonov, G.; Thakur, S.; Thomas, D.; Tieulent, R.; Tikhonov, A.; Timmins, A. R.; Tkacik, M.; Toia, A.; Topilskaya, N.; Toppi, M.; Torales-Acosta, F.; Torres, S. R.; Trifiró, A.; Tripathy, S.; Tripathy, T.; Trogolo, S.; Trombetta, G.; Trubnikov, V.; Trzaska, W. H.; Trzcinski, T. P.; Trzeciak, B. A.; Tumkin, A.; Turrisi, R.; Tveter, T. S.; Ullaland, K.; Umaka, E. N.; Uras, A.; Urioni, M.; Usai, G. L.; Vala, M.; Valle, N.; Vallero, S.; van der Kolk, N.; van Doremalen, L. R.; Leeuwen, M. van; Vyvre, P. Vande; Varga, D.; Varga, Z.; Varga-Kofarago, M.; Vargas, A.; Vasileiou, M.; Vasiliev, A.; Vázquez Doce, O.; Vechernin, V.; Vercellin, E.; Vergara Limón, S.; Vermunt, L.; Vértesi, R.; Verweij, M.; Vickovic, L.; Vilakazi, Z.; Villalobos Baillie, O.; Vino, G.; Vinogradov, A.; Virgili, T.; Vislavicius, V.; Vodopyanov, A.; Volkel, B.; Völkl, M. A.; Voloshin, K.; Voloshin, S. A.; Volpe, G.; von Haller, B.; Vorobyev, I.; Voscek, D.; Vrláková, J.; Wagner, B.; Weber, M.; Wegrzynek, A.; Wenzel, S. C.; Wessels, J. P.; Wiechula, J.; Wikne, J.; Wilk, G.; Wilkinson, J.; Willems, G. A.; Willsher, E.; Windelband, B.; Winn, M.; Witt, W. E.; Wright, J. R.; Wu, Y.; Xu, R.; Yalcin, S.; Yamaguchi, Y.; Yamakawa, K.; Yang, S.; Yano, S.; Yin, Z.; Yokoyama, H.; Yoo, I. -K.; Yoon, J. H.; Yuan, S.; Yuncu, A.; Yurchenko, V.; Zaccolo, V.; Zaman, A.; Zampolli, C.; Zanoli, H. C.; Zardoshti, N.; Zarochentsev, A.; Závada, P.; Zaviyalov, N.; Zbroszczyk, H.; Zhalov, M.; Zhang, S.; Zhang, X.; Zhang, Y.; Zherebchevskii, V.; Zhi, Y.; Zhou, D.; Zhou, Y.; Zhu, J.; Zhu, Y.; Zichichi, A.; Zinovjev, G.; Zurlo, N.

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

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