Preprint PUBDB-2026-01263

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Observation of nuclear suppression in coherent $Υ$(1S) photoproduction off heavy nuclei at the LHC

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2026

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Report No.: CERN-EP-2026-050; CMS-HIN-24-013; arXiv:2604.05814

Abstract: The first measurement of coherent $Υ$(1S) meson photoproduction off heavy nuclei is performed using ultraperipheral lead-lead collisions collected by the CMS experiment at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of 5.02 TeV. The nuclear gluonic structure is probed at a nucleon momentum fraction of order $x$$\sim$ 10$^{-3}$, determined by the kinematics of the process. Owing to the large $Υ$(1S) mass, the measurement reaches the highest scale accessible so far through coherent vector-meson photoproduction, $μ^2$ = 22.4 GeV$^2$, where nonlinear quantum chromodynamics effects are expected to be minimal. In the $Υ$(1S) rapidity range $\lvert y\rvert$$\lt$ 1, the ratio of the measured photoproduction cross section to a baseline model prediction that neglects nuclear effects is $S_{Υ\text{(1S)}}$ = 0.25 $\pm$ 0.06 (stat) $\pm$ 0.02 (syst), thereby demonstrating nuclear suppression in this process. Expressed in terms of a nuclear gluon suppression factor, the result yields $R_\text{g}^\text{Pb}$($x$$\approx$ 10$^{-3}$, $μ^2$ = 22.4 GeV$^2$) = 0.55 $\pm$ 0.12 (stat) $\pm$ 0.02 (syst). The measured $R_\text{g}^\text{Pb}$ is only slightly larger than the values previously reported for coherent $ϕ$ photoproduction, despite the probed $μ^2$ differing by approximately two orders of magnitude.


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-24-013 (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: Das Quantisierte Universum II (390833306) (390833306)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2026
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