Journal Article GSI-2025-00141

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Charged-particle production as a function of the relative transverse activity classifier in pp, p–Pb, and Pb–Pb collisions at the LHC

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2024
SISSA [Trieste]

Journal of high energy physics 01(1), 56 () [10.1007/JHEP01(2024)056]

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Report No.: CERN-EP-2023-212; arXiv:2310.07490

Abstract: Correlations in azimuthal angle extending over a long range in pseudorapidity between particles, usually called the “ridge” phenomenon, were discovered in heavy-ion collisions, and later found in pp and p–Pb collisions. In large systems, they are thought to arise from the expansion (collective flow) of the produced particles. Extending these measurements over a wider range in pseudorapidity and final-state particle multiplicity is important to understand better the origin of these long-range correlations in small collision systems. In this Letter, measurements of the long-range correlations in p–Pb collisions at $ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $ = 5.02 TeV are extended to a pseudorapidity gap of ∆η ~ 8 between particles using the ALICE forward multiplicity detectors. After suppressing non-flow correlations, e.g., from jet and resonance decays, the ridge structure is observed to persist up to a very large gap of ∆η ~ 8 for the first time in p–Pb collisions. This shows that the collective flow-like correlations extend over an extensive pseudorapidity range also in small collision systems such as p–Pb collisions. The pseudorapidity dependence of the second-order anisotropic flow coefficient, v$_{2}$(η), is extracted from the long-range correlations. The v$_{2}$(η) results are presented for a wide pseudorapidity range of –3.1 < η < 4.8 in various centrality classes in p–Pb collisions. To gain a comprehensive understanding of the source of anisotropic flow in small collision systems, the v$_{2}$(η) measurements are compared with hydrodynamic and transport model calculations. The comparison suggests that the final-state interactions play a dominant role in developing the anisotropic flow in small collision systems.

Keyword(s): experimental results ; charged particle: production ; jet ; radiation: final-state interaction ; charged particle: multiplicity ; p p: scattering ; p nucleus: scattering ; heavy ion: scattering ; transverse ; KNO ; CERN LHC Coll ; trigger ; underlying event ; ALICE ; transverse momentum: momentum spectrum ; scaling ; PYTHIA ; energy dependence ; Monte Carlo ; Collective Flow ; Heavy Ion Experiments ; Particle Correlations and Fluctuations ; Hadron-Hadron Scattering ; Hard Scattering ; Multi-Parton Interactions

Classification:

Note: figures at http://alice-publications.web.cern.ch/node/10027. This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC-BY 4.0). 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)
  6. STRONG-2020 - The strong interaction at the frontier of knowledge: fundamental research and applications (824093) (824093)
  7. CosmicAntiNuclei - Constraining cosmic antinuclei fluxes for indirect dark matter searches with precision measurements of rare antimatter cluster formation (950692) (950692)
  8. DFG project G:(GEPRIS)491382106 - Open-Access-Publikationskosten / 2025-2027 / GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung (491382106) (491382106)
Experiment(s):
  1. LHC: ALICE

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