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Azimuthal anisotropies of charged particles with high transverse momentum in Pb+Pb collisions at $\sqrt{s_{_\text{NN}}} = 5.02$ TeV with the ATLAS detector

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2024

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Report No.: CERN-EP-2024-334; arXiv:2412.15658

Abstract: A measurement is presented of elliptic ($v_2$) and triangular ($v_3$) azimuthal anisotropy coefficients for charged particles produced in Pb+Pb collisions at $\sqrt{s_{_\text{NN}}} = 5.02$ TeV using a dataset corresponding to an integrated luminosity of $0.44$ nb$^{-1}$ collected with the ATLAS detector at the LHC in 2018. The values of $v_2$ and $v_3$ are measured for charged particles over a wide range of transverse momentum ($p_\text{T}$), 1-400 GeV, and Pb+Pb collision centrality, 0-60%, using the scalar product and multi-particle cumulant methods. These methods are sensitive to event-by-event fluctuations and non-flow effects in the measurements of azimuthal anisotropies. Positive values of $v_2$ are observed up to a $p_{\text{T}}$ of approximately 100 GeV from both methods across all centrality intervals. Positive values of $v_3$ are observed up to approximately 25 GeV using both methods, though the application of the three-subevent technique to the multi-particle cumulant method leads to significant changes at the highest $p_{\text{T}}$. At high $p_{\text{T}}$ ($p_{\text{T}} \gtrapprox 10$ GeV), charged particles are dominantly from jet fragmentation. These jets, and hence the measurements presented here, are sensitive to the path-length dependence of parton energy loss in the quark-gluon plasma produced in Pb+Pb collisions.


Note: 53 pages in total, author list starting page 36, 21 figures, no tables, submitted to Phys. Rev. C. All figures including auxiliary figures are available at https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/HION-2023-04/. In v2, collision energy units are corrected in all figure labels, and there are several minor textual changes

Contributing Institute(s):
  1. LHC/ATLAS Experiment (ATLAS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. REALDARK - REAL-time discovery strategies for DARK matter and dark sector signals at the ATLAS detector with Run-3 LHC data (101002463) (101002463)
  3. DITTO - Comprehensive search for new phenomena in the dilepton spectrum at the LHC (101089007) (101089007)
  4. DFG project G:(GEPRIS)469666862 - Präzisionstests des Standardmodells unter der Verwendung von geboosteten W/Z-Bosonen am Large Hadron Collider (469666862) (469666862)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

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