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Journal Article PUBDB-2022-06617
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Probing Charm Quark Dynamics via Multiparticle Correlations in Pb-Pb Collisions at $\sqrt{s_\mathrm{NN}}$ =5.02 TeV

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2022
APS College Park, Md.

Physical review letters 129(2), 022001 () [10.1103/PhysRevLett.129.022001]
 GO

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Report No.: CERN-EP-2021-254; CMS-HIN-20-001; arXiv:2112.12236

Abstract: Multiparticle azimuthal correlations of prompt $D^0$ mesons are measured in Pb-Pb collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of $\sqrt{s_\mathrm{NN}}$ = 5.02 TeV. For the first time, a four-particle cumulant method is used to extract the second Fourier coefficient of the azimuthal distribution $(v_2 )$ of $D^0$ mesons as a function of event centrality and the $D^0$ transverse momentum. The ratios of the four-particle $v_2$ values to previously measured two-particle cumulant results provide direct experimental access to event-by-event fluctuations of charm quark azimuthal anisotropies. These ratios are also found to be comparable to those of inclusive charged particles in the event. However, hints of deviations are seen in the most central and peripheral collisions. To investigate the origin of flow fluctuations in the charm sector, these measurements are compared to a model implementing fluctuations of charm quark energy loss via collisional or radiative processes in the quark-gluon plasma. These models cannot quantitatively describe the data over the full transverse momentum and centrality ranges, although the calculations with collisional energy loss provide a better description of the data.

Keyword(s): heavy ion: scattering ; lead ; D0: direct production ; quark: energy loss ; quark gluon: plasma ; angular distribution: anisotropy ; flow: fluctuation ; charm ; cumulant expansion ; impact parameter: dependence ; transverse momentum dependence ; charged particle: yield ; yield: ratio ; peripheral ; angular correlation ; CERN LHC Coll ; correlation ; two-particle ; CMS ; numerical calculations: Monte Carlo ; 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)
  2. HIDSS-0002 - DASHH: Data Science in Hamburg - Helmholtz Graduate School for the Structure of Matter (2019_IVF-HIDSS-0002) (2019_IVF-HIDSS-0002)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2022
Database coverage:
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