Journal Article GSI-2023-00116

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Characterizing the initial conditions of heavy-ion collisions at the LHC with mean transverse momentum and anisotropic flow correlations

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2022
North-Holland Publ. Amsterdam

Physics letters / B 834, 137393 () [10.1016/j.physletb.2022.137393]

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Report No.: CERN-EP-2021-232; arXiv:2111.06106

Abstract: Correlations between mean transverse momentum p$_T$ and anisotropic flow coefficients v$_2$ or v$_3$ are measured as a function of centrality in Pb–Pb and Xe–Xe collisions at $\sqrt{s_{\rm NN}}$ = 5.02 TeV and 5.44 TeV, respectively, with ALICE. In addition, the recently proposed higher-order correlation between p$_T$, v$_2$, and v$_3$ is measured for the first time, which shows an anticorrelation for the presented centrality ranges. These measurements are compared with hydrodynamic calculations using IP-Glasma and TRENTo initial-state shapes, the former based on the Color Glass Condensate effective theory with gluon saturation, and the latter a parameterized model with nucleons as the relevant degrees of freedom. The data are better described by the IP-Glasma rather than the TRENTo based calculations. In particular, Trajectum and JETSCAPE predictions, both based on the TRENTo initial state model but with different parameter settings, fail to describe the measurements. As the correlations between p$_T$ and v$_n$ are mainly driven by the correlations of the size and the shape of the system in the initial state, these new studies pave a novel way to characterize the initial state and help pin down the uncertainty of the extracted properties of the quark–gluon plasma recreated in relativistic heavy-ion collisions.

Keyword(s): heavy ion: scattering ; flow: anisotropy ; gluon: saturation ; correlation: higher-order ; initial state ; transverse momentum ; ALICE ; boundary condition ; CERN LHC Coll ; hydrodynamics ; color glass condensate ; numerical calculations ; experimental results ; 5020: 5440 GeV-cms/nucleon

Classification:

Note: Phys.Lett.B 834 (2022) 137393. 20 pages, 2 captioned figures, authors from page 14, published version, figures at http://alice-publications.web.cern.ch/node/7506SCOAP3 ccby4.0

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

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