Journal Article PUBDB-2025-04042

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Observation of the Charged-Particle Multiplicity Dependence of σψ(2S)/σJ/ψ in p-Pb Collisions at 8.16 TeV

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2025
APS College Park, Md.

Physical review letters 135(9), 092301 () [10.1103/c9wp-5tq3]
 GO

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Report No.: CERN-EP-2025-006; CMS-HIN-24-001; arXiv:2503.02139

Abstract: Bound states of charm and anticharm quarks, known as charmonia, have a rich spectroscopic structure that can be used to probe the dynamics of hadron production in high-energy hadron collisions. Here, the cross section ratio of excited (ψ(2S)) and ground state (J/ψ) vector mesons is measured as a function of the charged-particle multiplicity in proton-lead (pPb) collisions at a center-of-mass (CM) energy per nucleon pair of 8.16 TeV. The data corresponding to an integrated luminosity of 175 nb-1 were collected using the CMS detector. The ratio is measured separately for prompt and nonprompt charmonia in the transverse momentum range 6.5<pT<30 GeV and in four rapidity ranges spanning -2.865<yCM<1.935. For the first time, a statistically significant multiplicity dependence of the prompt cross section ratio is observed in proton-nucleus collisions. There is no clear rapidity dependence in the ratio. The prompt measurements are compared with a theoretical model which includes interactions with nearby particles during the evolution of the system. These results provide additional constraints on hadronization models of heavy quarks in nuclear collisions.

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

Database coverage:
Medline ; Clarivate Analytics Master Journal List ; Current Contents - Electronics and Telecommunications Collection ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; Ebsco Academic Search ; Essential Science Indicators ; NationallizenzNationallizenz ; SCOAP3 sponsored Journal ; SCOPUS ; Science Citation Index Expanded ; Web of Science Core Collection
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