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Journal Article PUBDB-2021-03983
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Constraints on the Initial State of Pb-Pb Collisions via Measurements of $Z$-Boson Yields and Azimuthal Anisotropy at $\sqrt {s_{NN}}$=5.02 TeV

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2021
APS College Park, Md.

Physical review letters 127(10), 102002 (1-19) () [10.1103/PhysRevLett.127.102002]
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Report No.: CERN-EP-2021-039; CMS-HIN-19-003; arXiv:2103.14089

Abstract: The CMS experiment at the LHC has measured the differential cross sections of Z bosons decaying to pairs of leptons, as functions of transverse momentum and rapidity, in lead-lead collisions at a nucleonnucleon center-of-mass energy of 5.02 TeV. The measured Z boson elliptic azimuthal anisotropy coefficient is compatible with zero, showing that Z bosons do not experience significant final-state interactions in the medium produced in the collision. Yields of Z bosons are compared to Glauber model predictions and are found to deviate from these expectations in peripheral collisions, indicating the presence of initial collision geometry and centrality selection effects. The precision of the measurement allows, for the first time, for a data-driven determination of the nucleon-nucleon integrated luminosity as a function of lead-lead centrality, thereby eliminating the need for its estimation based on a Glauber model.

Keyword(s): heavy ion: scattering ; lead ; model: Glauber ; angular distribution: anisotropy ; Z0: yield ; elliptic flow ; Z0: leptonic decay ; differential cross section: measured ; initial state ; geometry ; peripheral ; impact parameter: dependence ; transverse momentum dependence ; lepton: pair production ; CERN LHC Coll ; rapidity dependence ; CMS ; final-state interaction ; experimental results ; 5020 GeV-cms/nucleon

Classification:
Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2021
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High precision measurements of Z boson production in PbPb collisions at $\sqrt{s_\mathrm{NN}} =$ 5.02 TeV
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