Journal Article GSI-2026-00140

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Measurement of correlations among net-charge, net-proton, and net-kaon multiplicity distributions in Pb-Pb collisions at $\sqrt{s_{NN}}$ = 5.02 TeV

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2025
Springer Heidelberg

Journal of high energy physics 08(8), 210 () [10.1007/JHEP08(2025)210]

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Report No.: CERN-EP-2025-066; arXiv:2503.18743

Abstract: Correlations among conserved quantum numbers, such as the net-electric charge, the net-baryon, and the net-strangeness in heavy-ion collisions, are crucial for exploring the QCD phase diagram. In this paper, these correlations are investigated using net-proton number (as a proxy for the net-baryon), net-kaon number (for the net-strangeness), and net-charged particle number in Pb-Pb collisions at $\sqrt{{s}_{\text{NN}}}$ = 5.02 TeV with the ALICE detector. The observed correlations deviate from the Poissonian baseline, with a more pronounced deviation at LHC energies than at RHIC. Theoretical calculations of the Thermal-FIST hadron resonance gas model, HIJING, and EPOS LHC event generators are compared with experimental results, where a significant impact of resonance decays is observed. Thermal-FIST calculations under the grand canonical and canonical ensembles highlight significant differences, underscoring the role of local charge conservation in explaining the data. Recent lattice QCD studies have demonstrated that the magnetic field generated by spectator protons in heavy-ion collisions affects susceptibility ratios, in particular those related to the net-electric charge and the net-baryon numbers. The experimental findings are in qualitative agreement with the expectations of lattice QCD.[graphic not available: see fulltext]

Keyword(s): Heavy Ion Experiments ; Particle Correlations and Fluctuations ; QCD ; Quark Gluon Plasma

Classification:

Note: This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC-BY 4.0). Article funded by 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. DFG project G:(GEPRIS)283604770 - SFB 1258: Neutrinos und Dunkle Materie in der Astro- und Teilchenphysik (NDM) (283604770) (283604770)
  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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 Record created 2026-01-08, last modified 2026-03-03