Journal Article GSI-2021-00177

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Dielectron production in proton-proton and proton-lead collisions at $\sqrt{s_{NN}}=$ 5.02 TeV

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2020
Inst. Woodbury, NY

Physical review / C 102(5), 055204 () [10.1103/PhysRevC.102.055204]

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Report No.: CERN-EP-2020-081; arXiv:2005.11995

Abstract: The first measurements of dielectron production at midrapidity (η$_e$ < 0.8) in proton–proton and proton–lead collisions at $\sqrt{s_{\rm NN}}$ = 5.02TeV at the LHC are presented. The dielectron cross section is measured with the ALICE detector as a function of the invariant mass $m_{\rm ee}$ and the pair transverse momentum $p_{\rm T,ee}$ in the ranges $m_{\rm ee}$ <3.5 GeV/c$^2$ and $p_{\rm T,ee}$ < 8 GeV/c, in both collision systems. In proton–proton collisions, the charm and beauty cross sections are determined at midrapidity from a fit to the data with two different event generators. This complements the existing dielectron measurements performed at $\sqrt{s}$ = 7 and 13 TeV. The slope of the $\sqrt{s}$ dependence of the three measurements is described by FONLL calculations. The dielectron cross section measured in proton–lead collisions is in agreement, within the current precision, with the expected dielectron production without any nuclear matter effects for e$^+$e$^−$ pairs from open heavy-flavor hadron decays. For the first time at LHC energies, the dielectron production in proton–lead and proton–proton collisions are directly compared at the same $\sqrt{s_{\rm NN}}$ via the dielectron nuclear modification factor $R_{\rm pPb}$. The measurements are compared to model calculations including cold nuclear matter effects, or additional sources of dielectrons from thermal radiation.

Keyword(s): dilepton: production ; cross section: measured ; nuclear matter: effect ; p p: scattering ; p nucleus: scattering ; radiation: thermal ; heavy quark: decay ; CERN LHC Coll ; transverse momentum ; ALICE ; experimental results ; 5020 GeV-cms/nucleon

Classification:

Note: 31 pages, 9 captioned figures, 2 tables, authors from page 26, submitted to PRC, figures at http://alice-publications.web.cern.ch/node/6224CC-BY 4.0 "Published by the American Physical Society under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International license. Further distribution of this work must maintain attribution to the author(s) and the published article's title, journal citation, and DOI."

Contributing Institute(s):
  1. ALICE (ALI)
  2. Detektorlabor (DTL)
  3. IT (CIT)
  4. ExtreMe Matter Institute (EMMI) (EXM)
Research Program(s):
  1. 612 - Cosmic Matter in the Laboratory (POF3-612) (POF3-612)
  2. HGS-HIRe - HGS-HIRe for FAIR (HGS-HIRe) (HGS-HIRe)
  3. SUC-GSI-Heidelberg - Strategic university cooperation GSI-U Heidelberg (SUC-GSI-HE) (SUC-GSI-HE)
  4. SUC-GSI-Frankfurt - Strategic university cooperation GSI-U Frankfurt/M (SUC-GSI-FR) (SUC-GSI-FR)
  5. SUC-GSI-Darmstadt - Strategic university cooperation GSI-TU Darmstadt (SUC-GSI-DA) (SUC-GSI-DA)
Experiment(s):
  1. LHC: ALICE

Appears in the scientific report 2020
Database coverage:
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 Record created 2021-01-21, last modified 2023-05-04