Journal Article PUBDB-2025-02085

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Bottom quark energy loss and hadronization with B$^{+}$ and $ {\textrm{B}}_{\textrm{s}}^0 $ nuclear modification factors using pp and PbPb collisions at $ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $ = 5.02 TeV

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2025
Springer Heidelberg

Journal of high energy physics 02(2), 195 () [10.1007/JHEP02(2025)195]
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Report No.: CERN-EP-2024-176; CMS-HIN-21-014; arXiv:2409.07258

Abstract: The production cross sections of $ {\textrm{B}}_{\textrm{s}}^0 $ and B$^{+}$ mesons are reported in proton-proton (pp) collisions recorded by the CMS experiment at the CERN LHC with a center-of-mass energy of 5.02 TeV. The data sample corresponds to an integrated luminosity of 302 pb$^{−1}$. The cross sections are based on measurements of the $ {\textrm{B}}_{\textrm{s}}^0 $→ J/ψ(μ$^{+}$μ$^{−}$)ϕ(1020)(K$^{+}$K$^{−}$) and B$^{+}$→ J/ψ(μ$^{+}$μ$^{−}$)K$^{+}$ decay channels. Results are presented in the transverse momentum (p$_{T}$) range 7–50 GeV/c and the rapidity interval |y| < 2.4 for the B mesons. The measured p$_{T}$-differential cross sections of B$^{+}$ and $ {\textrm{B}}_{\textrm{s}}^0 $ in pp collisions are well described by fixed-order plus next-to-leading logarithm perturbative quantum chromodynamics calculations. Using previous PbPb collision measurements at the same nucleon-nucleon center-of-mass energy, the nuclear modification factors, R$_{AA}$, of the B mesons are determined. For p$_{T}$> 10 GeV/c, both mesons are found to be suppressed in PbPb collisions (with R$_{AA}$ values significantly below unity), with less suppression observed for the $ {\textrm{B}}_{\textrm{s}}^0 $ mesons. In this p$_{T}$ range, the R$_{AA}$ values for the B$^{+}$ mesons are consistent with those for inclusive charged hadrons and D$^{0}$ mesons. Below 10 GeV/c, both B$^{+}$ and $ {\textrm{B}}_{\textrm{s}}^0 $ are found to be less suppressed than either inclusive charged hadrons or D$^{0}$ mesons, with the $ {\textrm{B}}_{\textrm{s}}^0 $R$_{AA}$ value consistent with unity. The R$_{AA}$ values found for the B$^{+}$ and $ {\textrm{B}}_{\textrm{s}}^0 $ are compared to theoretical calculations, providing constraints on the mechanism of bottom quark energy loss and hadronization in the quark-gluon plasma, the hot and dense matter created in ultrarelativistic heavy ion collisions.[graphic not available: see fulltext]

Keyword(s): B Physics ; Heavy Ion Experiments ; Quark Gluon Plasma

Classification:

Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. DFG project G:(GEPRIS)390833306 - EXC 2121: Quantum Universe (390833306) (390833306)
  3. 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 2025
Database coverage:
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 Record created 2025-06-27, last modified 2025-07-23


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