Journal Article PUBDB-2024-06860

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Multiplicity and transverse momentum dependence of charge-balance functions in pPb and PbPb collisions at LHC energies

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2024
SISSA [Trieste]

Journal of high energy physics 2024(8), 148 () [10.1007/JHEP08(2024)148]
 GO

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Report No.: CERN-EP-2023-075; CMS-HIN-21-017; arXiv:2307.11185

Abstract: Measurements of the charge-dependent two-particle angular correlation function in proton-lead (pPb) collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of $ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $ = 8.16 TeV and lead-lead (PbPb) collisions at $ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $ = 5.02 TeV are reported. The pPb and PbPb data sets correspond to integrated luminosities of 186 nb$^{−1}$ and 0.607 nb$^{−1}$, respectively, and were collected using the CMS detector at the CERN LHC. The charge-dependent correlations are characterized by balance functions of same- and opposite-sign particle pairs. The balance functions, which contain information about the creation time of charged particle pairs and the development of collectivity, are studied as functions of relative pseudorapidity (∆η) and relative azimuthal angle (∆ϕ), for various multiplicity and transverse momentum (p$_{T}$) intervals. A multiplicity dependence of the balance function is observed in ∆η and ∆ϕ for both systems. The width of the balance functions decreases towards high-multiplicity collisions in the momentum region < 2 GeV, for pPb and PbPb results. Integrals of the balance functions are presented in both systems, and a mild dependence of the charge-balancing fractions on multiplicity is observed. No multiplicity dependence is observed at higher transverse momentum. The data are compared with hydjet, hijing, and ampt generator predictions, none of which capture completely the multiplicity dependence seen in the data. The comparison of results with different center-of-mass energies suggests that the balance functions become narrower at higher energies, which is consistent with the idea of delayed hadronization and the effect of radial flow.[graphic not available: see fulltext]

Keyword(s): experimental results ; heavy ion: scattering ; p nucleus: scattering ; multiplicity: dependence ; transverse momentum: momentum spectrum ; correlation: charge dependence ; angular correlation: two-particle ; CERN LHC Coll ; charged particle ; correlation function ; transverse momentum dependence ; rapidity ; CMS ; impact parameter: dependence ; Heavy Ion Experiments ; Particle Correlations and Fluctuations ; Relativistic Heavy Ion Physics

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)
  3. DFG project G:(GEPRIS)390833306 - EXC 2121: Quantum Universe (390833306) (390833306)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2024
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