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Measurement of D$^0$ meson photoproduction in ultraperipheral heavy ion collisions

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2025

[10.3204/PUBDB-2025-04035]  GO

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Report No.: CERN-EP-2025-095; CMS-HIN-24-003; arXiv:2509.08626

Abstract: This Letter reports the first measurement of photonuclear D$^0$ meson production in ultraperipheral heavy ion collisions. The study is performed using lead-lead collision data, with an integrated luminosity of 1.38 nb$^{-1}$, collected by the CMS experiment at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of 5.36 TeV. Photonuclear events, where one of the colliding nuclei breaks up and the other remains intact, are selected based on breakup neutron emissions and by requiring no particle activity in a large rapidity interval in the direction of the photon-emitting nucleus. The D$^0$ mesons are reconstructed via the D$^0$$\to$ K$^-$$π^+$ decay channel, with the cross section measured as a function of D$^0$ meson transverse momentum and rapidity. The results are compared with next-to-leading-order perturbative QCD calculations that employ recent parametrizations of the lead nuclear parton distribution functions, as well as with predictions based on the color glass condensate framework. This measurement is the first photonuclear collision study characterizing parton distribution functions of lead nuclei for parton fractional momenta $x$ (relative to the nucleon) ranging approximately from a few 10$^{-4}$ to 10$^{-2}$ for different hard energy scale $Q^2$ selections.


Note: Submitted to Physical Review Letters. All figures and tables can be found at http://cms-results.web.cern.ch/cms-results/public-results/publications/HIN-24-003 (CMS Public Pages)
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

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Measurement of D$^0$ meson photoproduction in ultraperipheral heavy ion collisions
Physical review letters 136(12), 122303 () [10.1103/lckg-sdh9]  GO OpenAccess  Download fulltext Files  Download fulltextFulltext Download fulltextFulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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