Measurement of prompt and nonprompt charmonium suppression in $$\text {PbPb}$$ collisions at 5.02$$\,\text {Te}\text {V}$$

Abstract

The nuclear modification factors of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow> </mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi> <mml:mtext>(2S)</mml:mtext></mml:mrow> </mml:math> mesons are measured in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mtext>PbPb</mml:mtext></mml:math> collisions at a centre-of-mass energy per nucleon pair of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msqrt> <mml:mpadded><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi> <mml:msub><mml:mrow></mml:mrow> <mml:mtext>NN</mml:mtext></mml:msub> </mml:msub> </mml:mpadded> </mml:msqrt> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>5.02</mml:mn> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mtext>TeV</mml:mtext></mml:mrow> </mml:math> . The analysis is based on <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mtext>PbPb</mml:mtext></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi> <mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow> </mml:math> data samples collected by CMS at the LHC in 2015, corresponding to integrated luminosities of 464 <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mspace></mml:mspace> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:msup><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> and 28 <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mspace></mml:mspace> <mml:msup><mml:mtext>pb</mml:mtext> <mml:mtext>-1</mml:mtext></mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> , respectively. The measurements are performed in the dimuon rapidity range of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo> <mml:mi>y</mml:mi> <mml:mo>|</mml:mo> <mml:mo><</mml:mo> <mml:mn>2.4</mml:mn></mml:mrow> </mml:math> as a function of centrality, rapidity, and transverse momentum ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi> <mml:mi>T</mml:mi></mml:msub> </mml:math> ) from <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi> <mml:mi>T</mml:mi></mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow> </mml:math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace></mml:mspace> <mml:mtext>GeV</mml:mtext> <mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow> <mml:mtext>c</mml:mtext></mml:mrow> </mml:math> in the most forward region and up to 50 <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace></mml:mspace> <mml:mtext>GeV</mml:mtext> <mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow> <mml:mtext>c</mml:mtext></mml:mrow> </mml:math> . Both prompt and nonprompt (coming from b hadron decays) <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow> </mml:math> mesons are observed to be increasingly suppressed with centrality, with a magnitude similar to the one observed at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msqrt> <mml:mpadded><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi> <mml:msub><mml:mrow></mml:mrow> <mml:mtext>NN</mml:mtext></mml:msub> </mml:msub> </mml:mpadded> </mml:msqrt> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>2.76</mml:mn> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mtext>TeV</mml:mtext></mml:mrow> </mml:math> for the two <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow> </mml:math> meson components. No dependence on rapidity is observed for either prompt or nonprompt <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow> </mml:math> mesons. An indication of a lower prompt <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow> </mml:math> meson suppression at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi> <mml:mi>T</mml:mi></mml:msub> <mml:mo>></mml:mo> <mml:mn>25</mml:mn></mml:mrow> </mml:math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace></mml:mspace> <mml:mtext>GeV</mml:mtext> <mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow> <mml:mtext>c</mml:mtext></mml:mrow> </mml:math> is seen with respect to that observed at intermediate <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi> <mml:mi>T</mml:mi></mml:msub> </mml:math> . The prompt <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi> <mml:mtext>(2S)</mml:mtext></mml:mrow> </mml:math> meson yield is found to be more suppressed than that of the prompt <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow> </mml:math> mesons in the entire <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi> <mml:mi>T</mml:mi></mml:msub> </mml:math> range.