Analysis of the mean transverse momentum as a function of charged-particle multiplicity in proton-lead collisions at 5.02 TeV and 8.16 TeV using the CMS detector at the LHC - Carvalho, Lucas Doria de (2026)
Colisões de íons pesados ultrarrelativísticas criam um volume substancial de um estado desconfinado de matéria de curta duração conhecido como plasma de quarks e glúons (QGP). Além disso, experimentos realizados no Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) e no Large Hadron Collider (LHC) demonstraram que o QGP produzido em colisões de íons pesados de alta energia se comporta como um fluido quase perfeito fortemente acoplado. O comportamento coletivo em sistemas de colisão pode ser estudado por meio da análise da correlação entre o momento transversal médio <pT> e a multiplicidade de partículas carregadas Nch. Ademais, o quadrado da velocidade do som c 2 s , uma quantidade termodinâmica de grande interesse que indica como um sistema responde a variações na densidade de energia, pode ser calculado em termos desses observáveis. Apesar das extensas evidências experimentais acumuladas nos últimos anos para a produção de QGP em sistemas de colisão como ouro–ouro (AuAu) e chumbo–chumbo (PbPb), a formação desse meio em colisões de sistemas menores, como próton–chumbo (pPb), permanece uma questão em aberto. Nos últimos anos, observações experimentais em colisões pPb revelaram assinaturas semelhantes de dinâmica coletiva, levantando a questão sobre o surgimento do QGP em sistemas pequenos. Este trabalho apresenta um estudo da correlação entre o momento transversal médio das partículas carregadas <pT>e a multiplicidade de partículas carregadas Nch em colisões pPb a energias no centro de massa por par de núcleons de 5.02 TeV e 8.16 TeV, detectadas pelo experimento CMS no LHC. A análise dessa correlação em duas energias de colisão distintas permite a estimativa de c 2 s em sistemas pPb, desde que se defina uma temperatura efetiva Teff para o sistema com base no momento transversal médio. Dessa forma, o quadrado da velocidade do som é calculado para o sistema criado em colisões pPb como função da temperatura a Dessa forma, o quadrado da velocidade do som é calculado para o sistema criado em colisões pPb como função da temperatura efetiva. Os resultados para c 2 s (Teff) são comparados com modelos não coletivos e hidrodinâmicos, com o objetivo de investigar o possível surgimento de um comportamento semelhante ao de um meio em sistemas pPb. Os resultados obtidos para c 2 s mostram-se aproximadamente compatíveis com cálculos de QCD na rede (lattice QCD), apresentando um aumento consistente do valor extraído de c 2 s com Teff, embora sejam sistematicamente superiores aos valores previstos pelo modelo hidrodinâmico. Em contraste, comparações com modelos que não incorporam efeitos de meio em colisões pPb apresentam um acordo muito pobre com os dados. Cortes cinemáticos no momento transversal pT e na pseudorapidez η também são aplicados com o objetivo de estudar a robustez da metodologia e investigar diferentes regiões da produção de partículas.