Beam Energy and Centrality Dependence of Direct-Photon Emission from Ultrarelativistic Heavy-Ion Collisions

A. Adare , S. Afanasiev , C. Aidala , N.N. Ajitanand , Y. Akiba , R. Akimoto , H. Al-Bataineh , J. Alexander , M. Alfred , A. Al-Jamel , H. Al-Ta'Ani , A. Angerami , K. Aoki , N. Apadula , Laurent Aphecetche (1) , Y. Aramaki , R. Armendariz , S.H. Aronson , J. Asai , H. Asano , E.C. Aschenauer , E.T. Atomssa (2) , R. Averbeck , T.C. Awes , B. Azmoun , V. Babintsev , A. Bagoly , M. Bai , G. Baksay , L. Baksay , A. Baldisseri (3) , B. Bannier , K.N. Barish , P.D. Barnes , B. Bassalleck , A.T. Basye , S. Bathe , S. Batsouli , V. Baublis , F. Bauer , C. Baumann , S. Baumgart , A. Bazilevsky , S. Belikov , R. Belmont , R. Bennett , A. Berdnikov , Y. Berdnikov , J.H. Bhom , A.A. Bickley , M.T. Bjorndal , D.S. Blau , M. Boer , J.G. Boissevain , J.S. Bok , H. Borel (3) , K. Boyle , M.L. Brooks , D.S. Brown , J. Bryslawskyj , D. Bucher , H. Buesching , V. Bumazhnov , G. Bunce , J.M. Burward-Hoy , S. Butsyk , C.M. Camacho , S. Campbell , V. Canoa Roman , A. Caringi , P. Castera , J.-S. Chai , B.S. Chang , W.C. Chang , J.-L. Charvet (3) , C.-H. Chen , S. Chernichenko , C.Y. Chi , J. Chiba , M. Chiu , I.J. Choi , J.B. Choi , S. Choi , R.K. Choudhury , P. Christiansen , T. Chujo , P. Chung , A. Churyn , O. Chvala , V. Cianciolo , Z. Citron , C.R. Cleven , Y. Cobigo (3) , B.A. Cole , M.P. Comets (4) , Z. Conesa del Valle (2) , M. Connors , P. Constantin , M. Csanád , T. Csörgő , T. Dahms , S. Dairaku , I. Danchev , T.W. Danley , K. Das , A. Datta , M.S. Daugherity , G. David , M.K. Dayananda , M.B. Deaton , K. Dehmelt , H. Delagrange (1) , A. Denisov , D. d'Enterria (2) , A. Deshpande , E.J. Desmond , K.V. Dharmawardane , O. Dietzsch , L. Ding , A. Dion , J.H. Do , M. Donadelli , L. d'Orazio , J.L. Drachenberg , O. Drapier (2) , A. Drees , K.A. Drees , A.K. Dubey , J.M. Durham , A. Durum , D. Dutta , V. Dzhordzhadze , S. Edwards , Y.V. Efremenko , J. Egdemir , F. Ellinghaus , W.S. Emam , T. Engelmore , A. Enokizono , H. En'Yo , B. Espagnon (4) , S. Esumi , K.O. Eyser , B. Fadem , W. Fan , N. Feege , D.E. Fields , M. Finger , F. Fleuret (2) , S.L. Fokin , B. Forestier (5) , Z. Fraenkel , J.E. Frantz , A. Franz , A.D. Frawley , K. Fujiwara , Y. Fukao , S.-Y. Fung , T. Fusayasu , S. Gadrat (5) , K. Gainey , C. Gal , P. Gallus , P. Garg , A. Garishvili , I. Garishvili , F. Gastineau (1) , H. Ge , M. Germain (1) , A. Glenn , H. Gong , X. Gong , M. Gonin (2) , J. Gosset (3) , Y. Goto , R. Granier de Cassagnac (2) , N. Grau , S.V. Greene , G. Grim , M. Grosse Perdekamp , T. Gunji , L. Guo , H.-Å. Gustafsson , T. Hachiya , A. Hadj Henni (1) , C. Haegemann , J.S. Haggerty , M.N. Hagiwara , K.I. Hahn , H. Hamagaki , J. Hamblen , R. Han , J. Hanks , H. Harada , E.P. Hartouni , K. Haruna , M. Harvey , S. Hasegawa , T.O.S. Haseler , K. Hashimoto , E. Haslum , K. Hasuko , R. Hayano , X. He , M. Heffner , T.K. Hemmick , T. Hester , J.M. Heuser , H. Hiejima , J.C. Hill , K. Hill , R. Hobbs , A. Hodges , M. Hohlmann , R.S. Hollis , M. Holmes , W. Holzmann , K. Homma , B. Hong , T. Horaguchi , Y. Hori , D. Hornback , N. Hotvedt , J. Huang , S. Huang , M.G. Hur , T. Ichihara , R. Ichimiya , H. Iinuma , Y. Ikeda , K. Imai , J. Imrek , M. Inaba , Y. Inoue , A. Iordanova , D. Isenhower , L. Isenhower , M. Ishihara , T. Isobe , M. Issah , A. Isupov , D. Ivanishchev , Y. Iwanaga , B.V. Jacak , M. Javani , Z. Ji , J. Jia , X. Jiang , J. Jin , O. Jinnouchi , B.M. Johnson , T. Jones , K.S. Joo , D. Jouan (4) , D.S. Jumper , F. Kajihara , S. Kametani , N. Kamihara , J. Kamin , M. Kaneta , S. Kaneti , B.H. Kang , J.H. Kang , J.S. Kang , H. Kanou , J. Kapustinsky , K. Karatsu , M. Kasai , T. Kawagishi , D. Kawall , M. Kawashima , A.V. Kazantsev , S. Kelly , T. Kempel , V. Khachatryan , A. Khanzadeev , K.M. Kijima , J. Kikuchi , A. Kim , B.I. Kim , C. Kim , D.H. Kim , D.J. Kim , E.-J. Kim , H.J. Kim , K.-B. Kim , M. Kim , S.H. Kim , Y.-J. Kim , D. Kincses , E. Kinney , K. Kiriluk , Á. Kiss , E. Kistenev , A. Kiyomichi , J. Klatsky , J. Klay , C. Klein-Boesing , D. Kleinjan , P. Kline , L. Kochenda , V. Kochetkov , Y. Komatsu , B. Komkov , M. Konno , J. Koster , D. Kotchetkov , D. Kotov , A. Kozlov , A. Král , A. Kravitz , F. Krizek , P.J. Kroon , J. Kubart , G.J. Kunde , N. Kurihara , K. Kurita , M. Kurosawa , M.J. Kweon , Y. Kwon , G.S. Kyle , R. Lacey , Y.S. Lai , J.G. Lajoie , D. Layton , A. Lebedev , Y. Le Bornec (4) , S. Leckey , B. Lee , D.M. Lee , J. Lee , K.B. Lee , K.S. Lee , M.K. Lee , S.H. Lee , S.R. Lee , T. Lee , M.J. Leitch , M.A.L. Leite , M. Leitgab , B. Lenzi , Y.H. Leung , B. Lewis , N.A. Lewis , Xiaomei Li , Xuan Li , X.H. Li , P. Lichtenwalner , P. Liebing , H. Lim , S.H. Lim , L.A. Linden Levy , A. Litvinenko , H. Liu , M.X. Liu , T. Liška , S. Lökös , B. Love , D. Lynch , C.F. Maguire , T. Majoros , Y.I. Makdisi , M. Makek , A. Malakhov , M.D. Malik , A. Manion , V.I. Manko , E. Mannel , Y. Mao , H. Masui , S. Masumoto , F. Matathias , L. Mašek , M.C. Mccain , M. Mccumber , P.L. Mcgaughey , D. Mcglinchey , C. Mckinney , N. Means , M. Mendoza , B. Meredith , Y. Miake , T. Mibe , A.C. Mignerey , D.E. Mihalik , P. Mikeš , K. Miki , T.E. Miller , A. Milov , S. Mioduszewski , D.K. Mishra , G.C. Mishra , M. Mishra , J.T. Mitchell , M. Mitrovski , G. Mitsuka , Y. Miyachi , S. Miyasaka , A.K. Mohanty , S. Mohapatra , H.J. Moon , T. Moon , Y. Morino , A. Morreale , D.P. Morrison , S.I. Morrow , J.M. Moss , S. Motschwiller , T.V. Moukhanova , D. Mukhopadhyay , T. Murakami , J. Murata , A. Mwai , T. Nagae , S. Nagamiya , K. Nagashima , Y. Nagata , J.L. Nagle , M. Naglis , M.I. Nagy , I. Nakagawa , Y. Nakamiya , K.R. Nakamura , T. Nakamura , K. Nakano , S. Nam , C. Nattrass , A. Nederlof , J. Newby , M. Nguyen , M. Nihashi , T. Niida , B.E. Norman , R. Nouicer , T. Novák , N. Novitzky , A.S. Nyanin , J. Nystrand , C. Oakley , E. O'Brien , S.X. Oda , C.A. Ogilvie , H. Ohnishi , I.D. Ojha , M. Oka , K. Okada , O.O. Omiwade , Y. Onuki , J.D. Orjuela Koop , J.D. Osborn , A. Oskarsson , I. Otterlund , M. Ouchida , K. Ozawa , R. Pak , D. Pal , A.P.T. Palounek , V. Pantuev , V. Papavassiliou , B.H. Park , I.H. Park , J. Park , S.K. Park , W.J. Park , S.F. Pate , L. Patel , M. Patel , H. Pei , J.-C. Peng , W. Peng , H. Pereira (3) , D.V. Perepelitsa , V. Peresedov , D.Yu. Peressounko , C.E. Perezlara , R. Petti , C. Pinkenburg , R.P. Pisani , M. Proissl , M.L. Purschke , A.K. Purwar , H. Qu , P.V. Radzevich , J. Rak , A. Rakotozafindrabe (2) , I. Ravinovich , K.F. Read , S. Rembeczki , M. Reuter , K. Reygers , D. Reynolds , V. Riabov , Y. Riabov , E. Richardson , D. Richford , T. Rinn , D. Roach , G. Roche (5) , S.D. Rolnick , A. Romana (2) , M. Rosati , C.A. Rosen , S.S.E. Rosendahl , P. Rosnet (5) , Z. Rowan , P. Rukoyatkin , J. Runchey , P. Ružička , V.L. Rykov , S.S. Ryu , B. Sahlmueller , N. Saito , T. Sakaguchi , S. Sakai , K. Sakashita , H. Sakata , H. Sako , V. Samsonov , M. Sano , S. Sano , M. Sarsour , H.D. Sato , S. Sato , T. Sato , S. Sawada , B.K. Schmoll , K. Sedgwick , J. Seele , R. Seidl , A.Yu. Semenov , V. Semenov , A. Sen , R. Seto , D. Sharma , T.K. Shea , I. Shein , A. Shevel , T.-A. Shibata , K. Shigaki , M. Shimomura , T. Shohjoh , K. Shoji , P. Shukla , A. Sickles , C.L. Silva , D. Silvermyr , C. Silvestre (3) , K.S. Sim , B.K. Singh , C.P. Singh , V. Singh , M.J. Skoby , S. Skutnik , M. Slunečka , W.C. Smith , A. Soldatov , R.A. Soltz , W.E. Sondheim , S.P. Sorensen , I.V. Sourikova , F. Staley (3) , P.W. Stankus , E. Stenlund , M. Stepanov , A. Ster , S.P. Stoll , T. Sugitate , C. Suire (4) , A. Sukhanov , J.P. Sullivan , J. Sun , Z. Sun , J. Sziklai , T. Tabaru , S. Takagi , E.M. Takagui , A. Takahara , A. Taketani , R. Tanabe , K.H. Tanaka , Y. Tanaka , S. Taneja , K. Tanida , M.J. Tannenbaum , S. Tarafdar , A. Taranenko , P. Tarján , E. Tennant , H. Themann , D. Thomas , T.L. Thomas , R. Tieulent (6) , T. Todoroki , M. Togawa , A. Toia , J. Tojo , L. Tomášek , M. Tomášek , Y. Tomita , H. Torii , R.S. Towell , V-N. Tram (2) , I. Tserruya , Y. Tsuchimoto , T. Tsuji , S.K. Tuli , H. Tydesjö , N. Tyurin , B. Ujvari , C. Vale , H. Valle , H.W. van Hecke , M. Vargyas , E. Vazquez-Zambrano , A. Veicht , J. Velkovska , R. Vértesi , A.A. Vinogradov , M. Virius , A. Vossen , V. Vrba , E. Vznuzdaev , M. Wagner , D. Walker , X.R. Wang , D. Watanabe , K. Watanabe , Y.S. Watanabe , F. Wei , R. Wei , J. Wessels , S.N. White , N. Willis (4) , D. Winter , S. Wolin , C.P. Wong , C.L. Woody , R.M. Wright , M. Wysocki , B. Xia , W. Xie , C. Xu , Q. Xu , Y.L. Yamaguchi , K. Yamaura , R. Yang , A. Yanovich , Z. Yasin , J. Ying , S. Yokkaichi , J.H. Yoo , Z. You , G.R. Young , I. Younus , H. Yu , I.E. Yushmanov , W.A. Zajc , O. Zaudtke , A. Zelenski , C. Zhang , S. Zharko , S. Zhou , J. Zimamyi , L. Zolin , L. Zou

1 SUBATECH - Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées
2 LLR - Laboratoire Leprince-Ringuet
3 CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
4 IPNO - Institut de Physique Nucléaire d'Orsay
5 LPC - Laboratoire de Physique de Clermont
6 IPNL - Institut de Physique Nucléaire de Lyon

The PHENIX collaboration presents first measurements of low-momentum (0.41  GeV/c) direct-photon yield dNγdir/dη is a smooth function of dNch/dη and can be well described as proportional to (dNch/dη)α with α≈1.25. This scaling behavior holds for a wide range of beam energies at the Relativistic Heavy Ion Collider and the Large Hadron Collider, for centrality selected samples, as well as for different A+A collision systems. At a given beam energy, the scaling also holds for high pT (>5  GeV/c), but when results from different collision energies are compared, an additional sNN-dependent multiplicative factor is needed to describe the integrated-direct-photon yield.

Mots clés: Nuclear Physics; nucleus nucleus: colliding beams; photon: direct production; energy dependence; impact parameter: dependence; transverse momentum dependence; energy: scaling; photon: yield; heavy ion: scattering; gold; CERN LHC Coll; PHENIX; experimental results; 39 GeV-cms/nucleon; 62.4 GeV-cms

Domaines: Physique des Hautes Energies - Expérience [hep-ex]; Physique Nucléaire Expérimentale [nucl-ex]

A. Adare, S. Afanasiev, C. Aidala, N.N. Ajitanand, Y. Akiba, et al.. Beam Energy and Centrality Dependence of Direct-Photon Emission from Ultrarelativistic Heavy-Ion Collisions. Physical Review Letters, 2019, 123 (2), pp.022301. ⟨10.1103/PhysRevLett.123.022301⟩. ⟨hal-01801846⟩