Preprint PUBDB-2023-03664

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Measurements of the azimuthal anisotropy of prompt and nonprompt charmonia in PbPb collisions at $\sqrt{s_\mathrm{NN}}$ = 5.02 TeV

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2023

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Report No.: CERN-EP-2023-052; CMS-HIN-21-008; arXiv:2305.16928

Abstract: The second-order ($v_2$) and third-order ($v_3$) Fourier coefficients describing the azimuthal anisotropy of prompt and nonprompt (from b-hadron decays) J/$\psi$, as well as prompt $\psi$(2S) mesons are measured in lead-lead collisions at a center-of-mass energy per nucleon pair of $\sqrt{s_\mathrm{NN}}$ = 5.02 TeV. The analysis uses a data set corresponding to an integrated luminosity of 1.61 nb$^{-1}$ recorded with the CMS detector. The J/$\psi$ and $\psi$(2S) mesons are reconstructed using their dimuon decay channel. The $v_2$ and $v_3$ coefficients are extracted using the scalar product method and studied as functions of meson transverse momentum and collision centrality. The measured $v_2$ values for prompt J/$\psi$ mesons are found to be larger than those for nonprompt J/$\psi$ mesons. The prompt J/$\psi$$v_2$ values at high $p_\mathrm{T}$ are found to be underpredicted by a model incorporating only parton energy loss effects in a quark-gluon plasma medium. Prompt and nonprompt J/$\psi$ meson $v_3$ and prompt $\psi$(2S) $v_2$ and $v_3$ values are also reported for the first time, providing new information about heavy quark interactions in the hot and dense medium created in heavy ion collisions.

Keyword(s): angular distribution, anisotropy ; meson, transverse momentum ; parton, energy loss ; dimuon, decay ; heavy ion, scattering ; quark gluon, plasma ; nucleon, pair ; TeV ; CMS ; heavy quark ; charmonium


Note: Submitted to the Journal of High Energy Physics. All figures and tables can be found at http://cms-results.web.cern.ch/cms-results/public-results/publications/HIN-21-008 (CMS Public Pages)

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 2023
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 Record created 2023-06-07, last modified 2023-11-05


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