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Journal Article PUBDB-2024-01121
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Probing small Bjorken-$x$ nuclear gluonic structure via coherent J/$\psi$ photoproduction in ultraperipheral PbPb collisions at $\sqrt{s_\mathrm{NN}}$ = 5.02 TeV

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2023
APS College Park, Md.

Physical review letters 131(26), 262301 () [10.1103/PhysRevLett.131.262301]
 GO

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Report No.: CERN-EP-2023-031; CMS-HIN-22-002; arXiv:2303.16984

Abstract: Quasi-real photons exchanged in relativistic heavy ion interactions are powerful probes of the gluonic structure of nuclei. The first measurement of the coherent J/$\psi$ photoproduction cross section in ultraperipheral lead-lead collisions is presented over a wide range of photon-nucleus center-of-mass energies per nucleon (W$^\text{Pb}_{\gamma\text{N}}$). Results are obtained using data at the nucleon-nucleon center-of-mass energy of 5.02 TeV collected by the CMS experiment at the CERN LHC, corresponding to an integrated luminosity of 1.52 nb$^{-1}$. The cross section is observed to rise rapidly at low W$^\text{Pb}_{\gamma\text{N}}$, and plateau above W$^\text{Pb}_{\gamma\text{N}}$$\approx$ 40 GeV, up to 400 GeV, a new regime of small Bjorken-$x$ ($\approx$ 6 $\times$ 10$^{-5}$) gluons being probed in a heavy nucleus. The observed energy dependence is not predicted by current quantum chromodynamic models.

Keyword(s): nucleus: heavy ; GeV ; peripheral ; coherence ; TeV ; photoproduction ; structure ; nucleon ; CERN Lab ; photon ; heavy ion ; nucleon nucleon ; interpretation of experiments: CERN LHC Coll ; gluon ; photon nucleus ; energy dependence ; interpretation of experiments: CMS

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 2023
Database coverage:
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