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Office of Scientific and Technical Information

Title: Measurement of prompt D s + -meson production and azimuthal anisotropy in Pb–Pb collisions at s NN = 5.02 TeV

Journal Article · · Physics Letters. B
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The production yield and angular anisotropy of prompt $$D^{+}_{s}$$ mesons were measured as a function of transverse momentum (pT) in Pb–Pb collisions at a centre-of-mass energy per nucleon pair $$\sqrt{s_{NN}}$$ = 5.02 TeV collected with the ALICE detector at the LHC. $$D^{+}_{s}$$ mesons and their charge conjugates were reconstructed at midrapidity (|y| < 0.5) from their hadronic decay channel $$D^{+}_{s}$$ → φπ+, with φ → K-K+, in the pT intervals 2 < pT < 50 GeV/c and 2 < pT < 36 GeV/c for the 0–10% and 30–50% centrality intervals. For pT > 10 GeV/c, the measured $$D^{+}_{s}$$ -meson nuclear modification factor RAA is consistent with the one of non-strange D mesons within uncertainties, while at lower pT a hint for a $$D^{+}_{s}$$ -meson RAA larger than that of non-strange D mesons is seen. The enhanced production of $$D^{+}_{s}$$ relative to non- strange D mesons is also studied by comparing the pT-dependent $$D^{+}_{s}$$ /D0 production yield ratios in Pb–Pb and in pp collisions. The ratio measured in Pb–Pb collisions is found to be on average higher than that in pp collisions in the interval 2 < pT < 8 GeV/c with a significance of 2.3σ and 2.4σ for the 0–10% and 30–50% centrality intervals. The azimuthal anisotropy coefficient v2 of prompt $$D^{+}_{s}$$ mesons was measured in Pb–Pb collisions in the 30–50% centrality interval and is found to be compatible with that of non-strange D mesons. The main features of the measured RAA, $$D^{+}_{s}$$ /D0 ratio, and v2 as a function of pT are described by theoretical calculations of charm-quark transport in a hydrodynamically expanding quark–gluon plasma including hadronisation via charm-quark recombination with light quarks from the medium. The pT-integrated production yield of $$D^{+}_{s}$$ mesons is compatible with the prediction of the statistical hadronisation model.

Research Organization:
Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Oak Ridge, TN (United States); Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), Nuclear Physics (NP)
Contributing Organization:
ALICE Collaboration
Grant/Contract Number:
AC05-00OR22725; AC02-05CH11231
OSTI ID:
1886459
Journal Information:
Physics Letters. B, Journal Name: Physics Letters. B Vol. 827; ISSN 0370-2693
Publisher:
ElsevierCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

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Hadronization and Charm-Hadron Ratios in Heavy-Ion Collisions journal January 2020
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Parton Coalescence and the Antiproton/Pion Anomaly at RHIC journal May 2003
Hadronization in Heavy-Ion Collisions: Recombination and Fragmentation of Partons journal May 2003
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Tuning PYTHIA 8.1: the Monash 2013 tune journal August 2014
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Suppression and azimuthal anisotropy of prompt and nonprompt $${\mathrm{J}}/\psi $$ J / ψ production in PbPb collisions at $$\sqrt{{s_{_{\text {NN}}}}} =2.76$$ s NN = 2.76 $$\,\mathrm{TeV}$$ TeV journal April 2017
Charmed hadrons from coalescence plus fragmentation in relativistic nucleus-nucleus collisions at RHIC and LHC journal April 2018
Prompt and non-prompt $$J/\psi $$ J / ψ elliptic flow in Pb+Pb collisions at $$\sqrt{s_{_\text {NN}}} = 5.02$$ s NN = 5.02 Tev with the ATLAS detector  journal September 2018
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Data-driven extraction of heavy quark diffusion in quark-gluon plasma journal July 2020
A dynamical quasiparticle approach for the QGP bulk and transport properties journal July 2016
Heavy Ion Collisions: The Big Picture and the Big Questions journal October 2018
Glauber Modeling in High-Energy Nuclear Collisions journal November 2007
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