Journal Article GSI-2026-00220

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Exploring nuclear structure with multiparticle azimuthal correlations at the LHC

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2025
North-Holland Publ. Amsterdam

Physics letters / B 869, 139855 () [10.1016/j.physletb.2025.139855]

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Report No.: CERN-EP-2024-228; arXiv:2409.04343

Abstract: Details of the nuclear structure of $^{129}$Xe, such as the quadrupole deformation and the nuclear diffuseness, are studied by extensive measurements of anisotropic-flow-related observables in Xe–Xe collisions at a centre-of-mass energy per nucleon pair $\sqrt{s_{NN}}$ = 5.44 TeV with the ALICE detector at the LHC. The results are compared with those from Pb–Pb collisions at $\sqrt{s_{NN}}$ = 5.02 TeV for a baseline, given that the $^{208}$Pb nucleus exhibits a very weak deformation. Furthermore, comprehensive comparisons are performed with a state-of-the-art hybrid model using IP-Glasma+MUSIC+UrQMD. It is found that among various IP-Glasma+MUSIC+UrQMD calculations with different values of nuclear parameters, the one using a nuclear diffuseness parameter of a$_0$ = 0.492 and a nuclear quadrupole deformation parameter of β$_2$ = 0.207 provides a better description of the presented flow measurements. These studies represent the first systematic exploration of nuclear structure at TeV energies, utilizing a comprehensive set of anisotropic flow observables. The measurements serve as a critical experimental benchmark for rigorously testing the interplay between nuclear structure inputs and heavy-ion theoretical models.

Classification:

Note: Funded by SCOAP³. This is an open access article under the CC BY license ( http://creativecommons.org/licenses/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)
Experiment(s):
  1. LHC: ALICE

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