Journal Article GSI-2022-00069

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First measurement of quarkonium polarization in nuclear collisions at the LHC

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2021
North-Holland Publ. Amsterdam

Physics letters / B 815, 136146 () [10.1016/j.physletb.2021.136146]

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Report No.: CERN-EP-2020-092; arXiv:2005.11128

Abstract: The polarization of inclusive J/ψ and ϒ(1S) produced in Pb–Pb collisions at $\sqrt{s_{\rm NN}}$ = 5.02 TeV at the LHC is measured with the ALICE detector. The study is carried out by reconstructing the quarkonium through its decay to muon pairs in the rapidity region 2.5 < y < 4 and measuring the polar and azimuthal angular distributions of the muons. The polarization parameters λθ , λϕ and λθϕ are measured in the helicity and Collins-Soper reference frames, in the transverse momentum interval 2 < $p_T$ < 10 GeV/ c and $p_T$ < 15 GeV/ c for the J/ψ and ϒ(1S) , respectively. The polarization parameters for the J/ψ are found to be compatible with zero, within a maximum of about two standard deviations at low $p_T$ , for both reference frames and over the whole $p_T$ range. The values are compared with the corresponding results obtained for pp collisions at $\sqrt{s}$ = 7 and 8 TeV in a similar kinematic region by the ALICE and LHCb experiments. Although with much larger uncertainties, the polarization parameters for ϒ(1S) production in Pb–Pb collisions are also consistent with zero.

Keyword(s): quarkonium: polarization ; J/psi(3100): polarization ; Upsilon(9460): polarization ; muon: angular distribution ; muon: pair ; heavy ion: scattering ; transverse momentum ; CERN LHC Coll ; ALICE ; rapidity ; LHC-B ; experimental results ; 5020 GeV-cms/nucleon

Classification:

Note: Phys. Lett. B 815 (2021) 136146. 21 pages, 3 captioned figures, 3 tables, authors from page 16, published version, figures at http://alice-publications.web.cern.ch/node/6223. This is an open access article under the CC BY license(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Funded by SCOAP3.

Contributing Institute(s):
  1. ALICE (ALI)
  2. Detektorlabor (DTL)
  3. IT (CIT)
  4. ExtreMe Matter Institute, EMMI (EXM)
  5. Collaboration CERN: ALICE (ALICE@CERN)
Research Program(s):
  1. 612 - Cosmic Matter in the Laboratory (POF4-612) (POF4-612)
  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 2021
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EMMI

 Record created 2022-01-13, last modified 2023-10-15