Journal Article GSI-2022-00095

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Experimental Evidence for an Attractive p-$\phi$ Interaction

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2021
APS College Park, Md.

Physical review letters 127(17), 172301 () [10.1103/PhysRevLett.127.172301]

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Report No.: CERN-EP-2021-081; arXiv:2105.05578

Abstract: This Letter presents the first experimental evidence of the attractive strong interaction between a proton and a ϕ meson. The result is obtained from two-particle correlations of combined $p$-ϕ⊕ $\bar{p}$-ϕ pairs measured in high-multiplicity pp collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV by the ALICE Collaboration. The spin-averaged scattering length and effective range of the p-ϕ interaction are extracted from the fully corrected correlation function employing the Lednický-Lyuboshits approach. In particular, the imaginary part of the scattering length vanishes within uncertainties, indicating that inelastic processes do not play a prominent role for the p-ϕ interaction. These data demonstrate that the interaction is dominated by elastic p-ϕ scattering. Furthermore, an analysis employing phenomenological Gaussian- and Yukawa-type potentials is conducted. Under the assumption of the latter, the N-ϕ coupling constant is found to be $g_{N-ϕ}$ = 0.14 ± 0.03(stat) ± 0.02(syst). This work provides valuable experimental input to accomplish a self-consistent description of the N-ϕ interaction, which is particularly relevant for the more fundamental studies on partial restoration of chiral symmetry in nuclear medium.

Keyword(s): correlation: two-particle ; symmetry: chiral ; p p: scattering ; scattering length ; Phi(1020) ; coupling constant ; correlation function ; strong interaction ; ALICE ; nuclear matter ; effective range ; experimental results ; 13000 GeV-cms/nucleon

Classification:

Note: 18 pages, 2 captioned figure, 1 tables, authors from page 12, submitted to PRL, figures at http://alice-publications.web.cern.ch/node/7086 "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)
  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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Infrastructure > Detector Laboratory
Workflow collections > Public records
HQM/MU > ALICE
Publications database
Open Access
EMMI

 Record created 2022-01-17, last modified 2023-10-15