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Evidence for the collective nature of radial flow in Pb+Pb collisions with the ATLAS detector

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2025

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Report No.: CERN-EP-2025-068; arXiv:2503.24125

Abstract: Anisotropic flow and radial flow are two key probes of the expansion dynamics and properties of the quark-gluon plasma (QGP). While anisotropic flow has been extensively studied, radial flow, which governs the system's radial expansion, has received less attention. Notably, experimental evidence for the global and collective nature of radial flow has been lacking. This Letter presents the first measurement of transverse momentum ($p_{\mathrm{T}}$) dependence of radial flow fluctuations ($v_0(p_{\mathrm{T}})$) over $0.5<p_{\mathrm{T}}<10$ GeV, using a two-particle correlation method in Pb+Pb collisions at $\sqrt{s_{\mathrm{NN}}}=5.02$ TeV. The data reveal three key features supporting the collective nature of radial flow: long-range correlation in pseudorapidity, factorization in $p_{\mathrm{T}}$, and centrality-independent shape in $p_{\mathrm{T}}$. The comparison with a hydrodynamic model demonstrates the sensitivity of $v_0(p_{\mathrm{T}})$ to bulk viscosity, a crucial transport property of the QGP. These findings establish a new, powerful tool for probing collective dynamics and properties of the QGP.


Note: 31 pages in total, author list starting page 14, 5 figures, 0 tables, submitted to PRL. All figures including auxiliary figures are available at https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/HION-2024-06/

Contributing Institute(s):
  1. LHC/ATLAS Experiment (ATLAS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. DFG project G:(GEPRIS)469666862 - Präzisionstests des Standardmodells unter der Verwendung von geboosteten W/Z-Bosonen am Large Hadron Collider (469666862) (469666862)
  3. REALDARK - REAL-time discovery strategies for DARK matter and dark sector signals at the ATLAS detector with Run-3 LHC data (101002463) (101002463)
  4. DITTO - Comprehensive search for new phenomena in the dilepton spectrum at the LHC (101089007) (101089007)
  5. BARD - B-resonance Algorithm using Rare Decays (101116429) (101116429)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

Appears in the scientific report 2025
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Evidence for the Collective Nature of Radial Flow in Pb+Pb Collisions with the ATLAS Detector
Physical review letters 136(3), 032301 () [10.1103/ldcn-r2lq]  GO OpenAccess  Download fulltext Files  Download fulltextFulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS


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