Journal Article PUBDB-2026-00658

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Observation of Coherent ϕ(1020) Meson Photoproduction in Ultraperipheral PbPb Collisions at sNN=5.36 TeV

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2025
APS College Park, Md.

Physical review letters 135(26), 262301 () [10.1103/2ssw-wwyy]
 GO

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Report No.: CERN-EP-2025-051; CMS-HIN-24-009; arXiv:2504.05193

Abstract: The first observation of coherent ϕ(1020) meson photoproduction off heavy nuclei is presented using ultraperipheral lead-lead collisions at a center-of-mass energy per nucleon pair of 5.36 TeV. The data were collected by the CMS experiment and correspond to an integrated luminosity of 1.62 μb−1. The ϕ(1020) meson signals are reconstructed via the K+K− decay channel. The production cross section is presented as a function of the ϕ(1020) meson rapidity in the range 0.3<|y|<1.0, probing gluons that carry a fraction of the nucleon momentum (x) around 10-4. The observed cross section exhibits little dependence on rapidity and is significantly suppressed, by a factor of ∼5, compared to a baseline model that treats a nucleus as a collection of free nucleons. Theoretical models that incorporate the nuclear shadowing effect generally provide a better description of the ϕ(1020) data than those incorporating gluon saturation. This study establishes a powerful new tool for exploring nuclear effects and nuclear gluonic structure in the small-x regime at a unique energy scale bridging the perturbative and nonperturbative quantum chromodynamics domains.

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:
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