Journal Article GSI-2025-00200

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Systematic study of flow vector fluctuations in $\sqrt{s_{NN}}$ = 5.02 TeV Pb-Pb collisions

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2024
Inst. Woodbury, NY

Physical review / C 109(6), 065202 () [10.1103/PhysRevC.109.065202]

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Report No.: CERN-EP-2024-084; arXiv:2403.15213

Abstract: Measurements of the p$_T$-dependent flow vector fluctuations in Pb–Pb collisions at $\sqrt{s_{NN}}$ = 5.02TeV using azimuthal correlations with the ALICE experiment at the Large Hadron Collider are presented. A four-particle correlation approach [ALICE Collaboration, Phys. Rev. C 107, L051901 (2023)] is used to quantify the effects of flow angle and magnitude fluctuations separately. This paper extends previous studies to additional centrality intervals and provides measurements of the p$_T$-dependent flow vector fluctuations at $\sqrt{s_{NN}}$ = 5.02TeV with two-particle correlations. Significant p$_T$-dependent fluctuations of the V⃗$_2$ flow vector in Pb–Pb collisions are found across different centrality ranges, with the largest fluctuations of up to ∼15% being present in the 5% most central collisions. In parallel, no evidence of significant p$_T$-dependent fluctuations of V⃗$_3$ or V⃗$_4$ is found. Additionally, evidence of flow angle and magnitude fluctuations is observed with more than 5σ significance in central collisions. These observations in Pb–Pb collisions indicate where the classical picture of hydrodynamic modeling with a common symmetry plane breaks down. This has implications for hard probes at high p$_T$, which might be biased by p$_T$-dependent flow angle fluctuations of at least 23% in central collisions. Given the presented results, existing theoretical models should be reexamined to improve our understanding of initial conditions, quark–gluon plasma properties, and the dynamic evolution of the created system.

Keyword(s): fluctuation: vector ; heavy ion: scattering ; correlation: two-particle ; quark gluon: plasma ; particle flow ; transverse momentum dependence ; impact parameter ; ALICE ; angular correlation ; CERN LHC Coll ; hydrodynamics ; boundary condition ; 5020 GeV-cms/nucleon

Classification:

Note: Phys. Rev. C 109 (2024) 065202. 29 pages, 9 captioned figures, 1 table, authors from page 23, published version, figures at http://alice-publications.web.cern.ch/node/10850

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)
Experiment(s):
  1. LHC: ALICE

Appears in the scientific report 2024
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EMMI

 Record created 2025-01-13, last modified 2025-02-04