Journal Article GSI-2025-00198

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Prompt and non-prompt J$/\psi$ production at midrapidity in Pb–Pb collisions at $ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $ = 5.02 TeV

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2024
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Journal of high energy physics 02(2), 66 () [10.1007/JHEP02(2024)066]

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Report No.: CERN-EP-2023-190; arXiv:2308.16125

Abstract: The transverse momentum (p$_{T}$) and centrality dependence of the nuclear modification factor R$_{AA}$ of prompt and non-prompt J/ψ, the latter originating from the weak decays of beauty hadrons, have been measured by the ALICE collaboration in Pb–Pb collisions at $ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $ = 5.02 TeV. The measurements are carried out through the e$^{+}$e$^{−}$ decay channel at midrapidity (|y| < 0.9) in the transverse momentum region 1.5 < p$_{T}$ < 10 GeV/c. Both prompt and non-prompt J/ψ measurements indicate a significant suppression for p$_{T}$ > 5 GeV/c, which becomes stronger with increasing collision centrality. The results are consistent with similar LHC measurements in the overlapping p$_{T}$ intervals, and cover the kinematic region down to p$_{T}$ = 1.5 GeV/c at midrapidity, not accessible by other LHC experiments. The suppression of prompt J/ψ in central and semicentral collisions exhibits a decreasing trend towards lower transverse momentum, described within uncertainties by models implementing J/ψ production from recombination of c and $ \overline{\textrm{c}} $ quarks produced independently in different partonic scatterings. At high transverse momentum, transport models including quarkonium dissociation are able to describe the suppression for prompt J/ψ. For non-prompt J/ψ, the suppression predicted by models including both collisional and radiative processes for the computation of the beauty-quark energy loss inside the quark-gluon plasma is consistent with measurements within uncertainties.

Keyword(s): gluon: plasma ; transverse momentum: high ; quarkonium: dissociation ; decay: weak interaction ; suppression ; GeV ; TeV ; quark ; CERN LHC Coll ; energy loss ; hadronization ; CMS ; time projection chamber ; recombination ; quark gluon: plasma ; ALICE ; J/psi(3100) ; lead ; quantum chromodynamics ; kinematics ; transport theory ; nucleus ; scattering ; hadron ; Heavy Ion Experiments ; Heavy Quark Production ; Quarkonium

Classification:

Note: 36 pages, 12 captioned figures, 3 tables, authors from page 30, published version, figures at http://alice-publications.web.cern.ch/node/9601. This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC-BY 4.0)

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)
  6. STRONG-2020 - The strong interaction at the frontier of knowledge: fundamental research and applications (824093) (824093)
  7. DFG project G:(GEPRIS)491382106 - Open-Access-Publikationskosten / 2025-2027 / GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung (491382106) (491382106)
Experiment(s):
  1. LHC: ALICE

Appears in the scientific report 2024
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Prompt and non-prompt J$/\psi$ production at midrapidity in Pb$-$Pb collisions at $\sqrt{s_{\mathrm{NN}}}$ = 5.02 TeV
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