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Higher-order moments of the elliptic flow distribution in PbPb collisions at $\sqrt{s_\mathrm{NN}}$ = 5.02 TeV

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2023

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Report No.: CERN-EP-2023-158; CMS-HIN-21-010; arXiv:2311.11370

Abstract: The hydrodynamic flow-like behavior of charged hadrons in high-energy lead-lead collisions is studied through multiparticle correlations. The elliptic anisotropy values based on different orders of multiparticle cumulants, $v_{2}\{2k\}$, are measured up to the tenth order ($k$ = 5) as functions of the collision centrality at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of $\sqrt{s_\mathrm{NN}}$ = 5.02 TeV. The data were recorded by the CMS experiment at the LHC and correspond to an integrated luminosity of 0.607 nb$^{-1}$. A hierarchy is observed between the coefficients, with $v_{2}\{2\} > v_{2}\{4\} \gtrsim v_{2}\{6\} \gtrsim v_{2}\{8\} \gtrsim v_{2}\{10\}$. Based on these results, centrality-dependent moments for the fluctuation-driven event-by-event $v_{2}$ distribution are determined, including the skewness, kurtosis and, for the first time, superskewness. Assuming a hydrodynamic expansion of the produced medium, these moments directly probe the initial-state geometry in high-energy nucleus-nucleus collisions.

Keyword(s): expansion, hydrodynamics ; TeV ; elliptic flow ; initial state ; hierarchy ; anisotropy ; correlation ; higher-order ; nucleon nucleon ; geometry ; CERN LHC Coll ; nucleus nucleus ; CMS ; hadron


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-21-010 (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)
  3. DFG project G:(GEPRIS)390833306 - EXC 2121: Quantum Universe (390833306) (390833306)
  4. GRK 2497 - GRK 2497: Physik der schwersten Teilchen am Large Hadron Collider (400140256) (400140256)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

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Higher-order moments of the elliptic flow distribution in PbPb collisions at $ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $ = 5.02 TeV
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