Multiple scattering and parton energy loss in nuclei

被引：0

作者：

Dai Wei ^{[1
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Xing HongXi ^{[2
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Zhang Ben-Wei ^{[3
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]}

Wang EnKe ^{[2
,3
,4
]}

Wang Xin-Nian ^{[3
,4
]}

机构：

[1] China Univ Geosci Wuhan, Sch Math & Phys, Wuhan 430072, Hubei, Peoples R China

[2] South China Normal Univ, Inst Quantum Matter, Guangzhou 510631, Guangdong, Peoples R China

[3] Cent China Normal Univ, Key Lab Quark & Lepton Phys MOE, Wuhan 430079, Hubei, Peoples R China

[4] Cent China Normal Univ, Inst Particle Phys, Wuhan 430079, Hubei, Peoples R China

来源：

SCIENTIA SINICA-PHYSICA MECHANICA & ASTRONOMICA | 2019年 / 49卷 / 10期

关键词：

multiple scattering; jet quenching; transverse momentum broadening; DEEP-INELASTIC SCATTERING; LARGE TRANSVERSE-MOMENTUM; DRELL-YAN PROCESS; P PLUS; PARTICLE-PRODUCTION; MESON PRODUCTION; COLLISIONS; JET; QCD; FRAGMENTATION;

D O I：

10.1360/SSPMA-2019-0052

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

When a fast parton propagates in nuclear medium it may suffer multiple scattering with other partons, which leads to two effects: transverse momentum broadening and jet quenching. In this article, we review the theoretical development of the transverse momentum broadening in the nuclear medium based on the pQCD factorization of higher twist processes, and discuss the implementation of the parton energy loss within higher twist expansion framework in the calculation of the leading hadron productions in relativistic heavy ion collisions at the RHIC and the LHC. We introduce the techniques of next-to-leading order (NLO) calculation for twist-4 process, and verify, for the first time, the universality of nuclear medium property, and we also identify the QCD evolution equation for the nuclear medium. We apply the high twist factorization formalism to calculate the hadron production at backward rapidity in proton-nucleus collisions at RHIC and the LHC, and find that the nuclear enhancement phenomena observed in experiments can be explained as incoherent double scattering. We further investigate parton energy loss effect in the framework of higher twist expansion on the leading hadron production in heavy ion collisions up to the accuracy of NLO pQCD, and calculate the yields and the nuclear modification factors of pi(0), eta, rho(0), phi, K-S(0) and omega, and discuss the ratios of the identified hadron yields. By comparing our theoretical results with the latest experimental data on the leading hardon spectra in heavy ion collisions, we also extrapolate the jet transport coe fficient. It is found the identified hadron yields in A+A collisions depend on three factors: the initial hard jet spectrum and the energy loss mechanism as well as parton fragmentation functions to the hadron in vacuum.

引用

页数：20

共 126 条

[1] Observation of a Centrality-Dependent Dijet Asymmetry in Lead-Lead Collisions at √sNN=2.76 TeV with the ATLAS Detector at the LHC [J].

Aad, G. ;

Abbott, B. ;

Abdallah, J. ;

Abdelalim, A. A. ;

Abdesselam, A. ;

Abdinov, O. ;

Abi, B. ;

Abolins, M. ;

Abramowicz, H. ;

Abreu, H. ;

Acerbi, E. ;

Acharya, B. S. ;

Ackers, M. ;

Adams, D. L. ;

Addy, T. N. ;

Adelman, J. ;

Aderholz, M. ;

Adomeit, S. ;

Adragna, P. ;

Adye, T. ;

Aefsky, S. ;

Aguilar-Saavedra, J. A. ;

Aharrouche, M. ;

Ahlen, S. P. ;

Ahles, F. ;

Ahmad, A. ;

Ahsan, M. ;

Aielli, G. ;

Akdogan, T. ;

Akesson, T. P. A. ;

Akimoto, G. ;

Akimov, A. V. ;

Alam, M. S. ;

Alam, M. A. ;

Albrand, S. ;

Aleksa, M. ;

Aleksandrov, I. N. ;

Aleppo, M. ;

Alessandria, F. ;

Alexa, C. ;

Alexander, G. ;

Alexandre, G. ;

Alexopoulos, T. ;

Alhroob, M. ;

Aliev, M. ;

Alimonti, G. ;

Alison, J. ;

Aliyev, M. ;

Allport, P. P. ;

Allwood-Spiers, S. E. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2010, 105 (25)

[2] Centrality dependence of charged particle production at large transverse momentum in Pb-Pb collisions at √sNN=2.76 TeV [J].

Abelev, B. ;

Adam, J. ;

Adamova, D. ;

Adare, A. M. ;

Aggarwal, M. M. ;

Rinella, G. Aglieri ;

Agocs, A. G. ;

Agostinelli, A. ;

Aguilar Salazar, S. ;

Ahammed, Z. ;

Ahmad, N. ;

Masoodi, A. Ahmad ;

Ahn, S. A. ;

Ahn, S. U. ;

Akindinov, A. ;

Aleksandrov, D. ;

Alessandro, B. ;

Molina, R. Alfaro ;

Alici, A. ;

Alkin, A. ;

Almaraz Avina, E. ;

Alme, J. ;

Alt, T. ;

Altini, V. ;

Altinpinar, S. ;

Altsybeev, I. ;

Andrei, C. ;

Andronic, A. ;

Anguelov, V. ;

Anielski, J. ;

Anson, C. ;

Anticic, T. ;

Antinori, F. ;

Antonioli, P. ;

Aphecetche, L. ;

Appelshaeuser, H. ;

Arbor, N. ;

Arcelli, S. ;

Arend, A. ;

Armesto, N. ;

Arnaldi, R. ;

Aronsson, T. ;

Arsene, I. C. ;

Arslandok, M. ;

Asryan, A. ;

Augustinus, A. ;

Averbeck, R. ;

Awes, T. C. ;

Aysto, J. ;

Azmi, M. D. .

PHYSICS LETTERS B, 2013, 720 (1-3) :52-62

[3] Transverse Momentum Distribution and Nuclear Modification Factor of Charged Particles in p plus Pb Collisions at √sNN=5.02 TeV [J].

Abelev, B. ;

Adam, J. ;

Adamova, D. ;

Adare, A. M. ;

Aggarwal, M. M. ;

Rinella, G. Aglieri ;

Agnello, M. ;

Agocs, A. G. ;

Agostinelli, A. ;

Ahammed, Z. ;

Ahmad, N. ;

Masoodi, A. Ahmad ;

Ahn, S. A. ;

Ahn, S. U. ;

Ajaz, M. ;

Akindinov, A. ;

Aleksandrov, D. ;

Alessandro, B. ;

Alici, A. ;

Alkin, A. ;

Almaraz Avina, E. ;

Alme, J. ;

Alt, T. ;

Altini, V. ;

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Altsybeev, I. ;

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Andronic, A. ;

Anguelov, V. ;

Anielski, J. ;

Anson, C. ;

Anticic, T. ;

Antinori, F. ;

Antonioli, P. ;

Aphecetche, L. ;

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Arslandok, M. ;

Asryan, A. ;

Augustinus, A. ;

Averbeck, R. ;

Awes, T. C. ;

Aysto, J. ;

Azmi, M. D. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2013, 110 (08)

[4] Identified baryon and meson distributions at large transverse momenta from Au plus Au collisions at √SNN=200 GeV [J].

Abelev, B. I. ;

Aggarwal, M. M. ;

Ahammed, Z. ;

Anderson, B. D. ;

Anderson, M. ;

Arkhipkin, D. ;

Averichev, G. S. ;

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Bland, L. C. ;

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Botje, M. ;

Bouchet, J. ;

Brandin, A. V. ;

Bravar, A. ;

Burton, T. P. ;

Bystersky, M. ;

Cadman, R. V. ;

Cai, X. Z. ;

Caines, H. ;

de la Barca Sanchez, M. Calderon ;

Castillo, J. ;

Catu, O. ;

Cebra, D. ;

Chajecki, Z. ;

Chaloupka, P. ;

Chattopadhyay, S. ;

Chen, H. F. ;

Chen, J. H. ;

Cheng, J. ;

Cherney, M. ;

Chikanian, A. ;

Christie, W. ;

Coffin, J. P. ;

Cormier, T. M. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2006, 97 (15)

[5] Electron-Ion Collider: The next QCD frontier [J].

Accardi, A. ;

Albacete, J. L. ;

Anselmino, M. ;

Armesto, N. ;

Aschenauer, E. C. ;

Bacchetta, A. ;

Boer, D. ;

Brooks, W. K. ;

Burton, T. ;

Chang, N. -B. ;

Deng, W. -T. ;

Deshpande, A. ;

Diehl, M. ;

Dumitru, A. ;

Dupre, R. ;

Ent, R. ;

Fazio, S. ;

Gao, H. ;

Guzey, V. ;

Hakobyan, H. ;

Hao, Y. ;

Hasch, D. ;

Holt, R. ;

Horn, T. ;

Huang, M. ;

Hutton, A. ;

Hyde, C. ;

Jalilian-Marian, J. ;

Klein, S. ;

Kopeliovich, B. ;

Kovchegov, Y. ;

Kumar, K. ;

Kumericki, K. ;

Lamont, M. A. C. ;

Lappi, T. ;

Lee, J. -H. ;

Lee, Y. ;

Levin, E. M. ;

Lin, F. -L. ;

Litvinenko, V. ;

Ludlam, T. W. ;

Marquet, C. ;

Meziani, Z. -E. ;

McKeown, R. ;

Metz, A. ;

Milner, R. ;

Morozov, V. S. ;

Mueller, A. H. ;

Muller, B. ;

Mueller, D. .

EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL A, 2016, 52 (09)

[6] Parton propagation and fragmentation in QCD matter [J].

Accardi, A. ;

Arleo, F. ;

Brooks, W. K. ;

D'Enterria, D. ;

Muccifora, V. .

RIVISTA DEL NUOVO CIMENTO, 2009, 32 (9-10) :439-553

[7] Neutral pion and η meson production at midrapidity in Pb-Pb collisions at √SNN=2.76 TeV [J].

Acharya, S. ;

Acosta, F. T. ;

Adamova, D. ;

Adolfsson, J. ;

Aggarwal, M. M. ;

Rinella, G. Aglieri ;

Agnello, M. ;

Agrawal, N. ;

Ahammed, Z. ;

Ahn, S. U. ;

Aiola, S. ;

Akindinov, A. ;

Al-Turany, M. ;

Alam, S. N. ;

Albuquerque, D. S. D. ;

Aleksandrov, D. ;

Alessandro, B. ;

Alfaro Molina, R. ;

Ali, Y. ;

Alici, A. ;

Alkin, A. ;

Alme, J. ;

Alt, T. ;

Altenkamper, L. ;

Altsybeev, I ;

Andrei, C. ;

Andreou, D. ;

Andrews, H. A. ;

Andronic, A. ;

Angeletti, M. ;

Anguelov, V ;

Anson, C. ;

Anticic, T. ;

Antinori, F. ;

Antonioli, P. ;

Apadula, N. ;

Aphecetche, L. ;

Appelshaeuser, H. ;

Arcelli, S. ;

Arnaldi, R. ;

Arnold, O. W. ;

Arsene, I. C. ;

Arslandok, M. ;

Audurier, B. ;

Augustinus, A. ;

Averbeck, R. ;

Azmi, M. D. ;

Badala, A. ;

Baek, Y. W. ;

Bagnasco, S. .

PHYSICAL REVIEW C, 2018, 98 (04)

[8] K*(892)0 and φ(1020)meson production at high transverse momentum in pp and Pb-Pb collisions at √sNN=2.76 TeV [J].

Adam, J. ;

Adamova, D. ;

Aggarwal, M. M. ;

Rinella, G. Aglieri ;

Agnello, M. ;

Agrawal, N. ;

Ahammed, Z. ;

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Alici, A. ;

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Alt, T. ;

Altinpinar, S. ;

Altsybeev, I. ;

Alves Garcia Prado, C. ;

An, M. ;

Andrei, C. ;

Andrews, H. A. ;

Andronic, A. ;

Anguelov, V. ;

Anson, C. ;

Anticic, T. ;

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Augustinus, A. ;

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Badala, A. ;

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Bagnasco, S. ;

Bailhache, R. ;

Bala, R. .

PHYSICAL REVIEW C, 2017, 95 (06)

[9] Centrality dependence of the nuclear modification factor of charged pions, kaons, and protons in Pb-Pb collisions at √sNN=2.76 TeV [J].

Adam, J. ;

Adamova, D. ;

Aggarwal, M. M. ;

Rinella, G. Aglieri ;

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Alves Garcia Prado, C. ;

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Azmi, M. D. ;

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Badala, A. ;

Baek, Y. W. ;

Bagnasco, S. ;

Bailhache, R. ;

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Baldisseri, A. .

PHYSICAL REVIEW C, 2016, 93 (03)

[10] Evidence from d+Au measurements for final-state suppression of high-pT hadrons in Au plus Au collisions at RHIC -: art. no. 073204 [J].

Adams, J ;

Adler, C ;

Aggarwal, MM ;

Ahammed, Z ;

Amonett, J ;

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Anderson, M ;

Arkhipkin, D ;

Averichev, GS ;

Badyal, SK ;

Balewski, J ;

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Berger, J ;

Bezverkhny, BI ;

Bhardwaj, S ;

Bhaskar, P ;

Bhati, AK ;

Bichsel, H ;

Billmeier, A ;

Bland, LC ;

Blyth, CO ;

Bonner, BE ;

Botje, M ;

Boucham, A ;

Brandin, A ;

Bravar, A ;

Cadman, RV ;

Cai, XZ ;

Caines, H ;

Sánchez, MCD ;

Carroll, J ;

Castillo, J ;

Castro, M ;

Cebra, D ;

Chaloupka, P ;

Chattopadhyay, S ;

Chen, HF ;

Chen, Y ;

Chernenko, SP ;

Cherney, M ;

Chikanian, A ;

Choi, B ;

Christie, W ;

Coffin, JP ;

Cormier, TM .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2003, 91 (07)

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共 126 条

[1] Observation of a Centrality-Dependent Dijet Asymmetry in Lead-Lead Collisions at √sNN=2.76 TeV with the ATLAS Detector at the LHC [J].

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Abbott, B. ;

Abdallah, J. ;

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Abdesselam, A. ;

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Aderholz, M. ;

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Akimoto, G. ;

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Alam, M. S. ;

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Aleksandrov, I. N. ;

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[2] Centrality dependence of charged particle production at large transverse momentum in Pb-Pb collisions at √sNN=2.76 TeV [J].

Abelev, B. ;

Adam, J. ;

Adamova, D. ;

Adare, A. M. ;

Aggarwal, M. M. ;

Rinella, G. Aglieri ;

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Agostinelli, A. ;

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Masoodi, A. Ahmad ;

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Anticic, T. ;

Antinori, F. ;

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Appelshaeuser, H. ;

Arbor, N. ;

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Armesto, N. ;

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Arsene, I. C. ;

Arslandok, M. ;

Asryan, A. ;

Augustinus, A. ;

Averbeck, R. ;

Awes, T. C. ;

Aysto, J. ;

Azmi, M. D. .

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[3] Transverse Momentum Distribution and Nuclear Modification Factor of Charged Particles in p plus Pb Collisions at √sNN=5.02 TeV [J].

Abelev, B. ;

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Adamova, D. ;

Adare, A. M. ;

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Rinella, G. Aglieri ;

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Agocs, A. G. ;

Agostinelli, A. ;

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Masoodi, A. Ahmad ;

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Ahn, S. U. ;

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Akindinov, A. ;

Aleksandrov, D. ;

Alessandro, B. ;

Alici, A. ;

Alkin, A. ;

Almaraz Avina, E. ;

Alme, J. ;

Alt, T. ;

Altini, V. ;

Altinpinar, S. ;

Altsybeev, I. ;

Andrei, C. ;

Andronic, A. ;

Anguelov, V. ;

Anielski, J. ;

Anson, C. ;

Anticic, T. ;

Antinori, F. ;

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Aphecetche, L. ;

Appelshaeuser, H. ;

Arbor, N. ;

Arcelli, S. ;

Arend, A. ;

Armesto, N. ;

Arnaldi, R. ;

Aronsson, T. ;

Arsene, I. C. ;

Arslandok, M. ;

Asryan, A. ;

Augustinus, A. ;

Averbeck, R. ;

Awes, T. C. ;

Aysto, J. ;

Azmi, M. D. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2013, 110 (08)

[4] Identified baryon and meson distributions at large transverse momenta from Au plus Au collisions at √SNN=200 GeV [J].

Abelev, B. I. ;

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Arkhipkin, D. ;

Averichev, G. S. ;

Bai, Y. ;

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Barannikova, O. ;

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Bekele, S. ;

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Bellingeri-Laurikainen, A. ;

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Bhardwaj, S. ;

Bhasin, A. ;

Bhati, A. K. ;

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Bielcik, J. ;

Bielcikova, J. ;

Bland, L. C. ;

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Botje, M. ;

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Bystersky, M. ;

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Castillo, J. ;

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Chaloupka, P. ;

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Chen, H. F. ;

Chen, J. H. ;

Cheng, J. ;

Cherney, M. ;

Chikanian, A. ;

Christie, W. ;

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Deshpande, A. ;

Diehl, M. ;

Dumitru, A. ;

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Hakobyan, H. ;

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Muller, B. ;

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[6] Parton propagation and fragmentation in QCD matter [J].

Accardi, A. ;

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D'Enterria, D. ;

Muccifora, V. .

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[7] Neutral pion and η meson production at midrapidity in Pb-Pb collisions at √SNN=2.76 TeV [J].

Acharya, S. ;

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Adamova, D. ;

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Aggarwal, M. M. ;

Rinella, G. Aglieri ;

Agnello, M. ;

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Al-Turany, M. ;

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Albuquerque, D. S. D. ;

Aleksandrov, D. ;

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Alici, A. ;

Alkin, A. ;

Alme, J. ;

Alt, T. ;

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Andrei, C. ;

Andreou, D. ;

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Angeletti, M. ;

Anguelov, V ;

Anson, C. ;

Anticic, T. ;

Antinori, F. ;

Antonioli, P. ;

Apadula, N. ;

Aphecetche, L. ;

Appelshaeuser, H. ;

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Arslandok, M. ;

Audurier, B. ;

Augustinus, A. ;

Averbeck, R. ;

Azmi, M. D. ;

Badala, A. ;

Baek, Y. W. ;

Bagnasco, S. .

PHYSICAL REVIEW C, 2018, 98 (04)

[8] K*(892)0 and φ(1020)meson production at high transverse momentum in pp and Pb-Pb collisions at √sNN=2.76 TeV [J].

Adam, J. ;

Adamova, D. ;

Aggarwal, M. M. ;

Rinella, G. Aglieri ;

Agnello, M. ;

Agrawal, N. ;

Ahammed, Z. ;

Ahmad, S. ;

Ahn, S. U. ;

Aiola, S. ;

Akindinov, A. ;

Alam, S. N. ;

Albuquerque, D. S. D. ;

Aleksandrov, D. ;

Alessandro, B. ;

Alexandre, D. ;

Alfaro Molina, R. ;

Alici, A. ;

Alkin, A. ;

Alme, J. ;

Alt, T. ;

Altinpinar, S. ;

Altsybeev, I. ;

Alves Garcia Prado, C. ;

An, M. ;

Andrei, C. ;

Andrews, H. A. ;

Andronic, A. ;

Anguelov, V. ;

Anson, C. ;

Anticic, T. ;

Antinori, F. ;

Antonioli, P. ;

Anwar, R. ;

Aphecetche, L. ;

Appelshaeuser, H. ;

Arcelli, S. ;

Arnaldi, R. ;

Arnold, O. W. ;

Arsene, I. C. ;

Arslandok, M. ;

Audurier, B. ;

Augustinus, A. ;

Averbeck, R. ;

Azmi, M. D. ;

Badala, A. ;

Baek, Y. W. ;

Bagnasco, S. ;

Bailhache, R. ;

Bala, R. .

PHYSICAL REVIEW C, 2017, 95 (06)

[9] Centrality dependence of the nuclear modification factor of charged pions, kaons, and protons in Pb-Pb collisions at √sNN=2.76 TeV [J].

Adam, J. ;

Adamova, D. ;

Aggarwal, M. M. ;

Rinella, G. Aglieri ;

Agnello, M. ;

Agrawal, N. ;

Ahammed, Z. ;

Ahn, S. U. ;

Aimo, I. ;

Aiola, S. ;

Ajaz, M. ;

Akindinov, A. ;

Alam, S. N. ;

Aleksandrov, D. ;

Alessandro, B. ;

Alexandre, D. ;

Alfaro Molina, R. ;

Alici, A. ;

Alkin, A. ;

Almaraz, J. R. M. ;

Alme, J. ;

Alt, T. ;

Altinpinar, S. ;

Altsybeev, I. ;

Alves Garcia Prado, C. ;

Andrei, C. ;

Andronic, A. ;

Anguelov, V. ;

Anielski, J. ;

Anticic, T. ;

Antinori, F. ;

Antonioli, P. ;

Aphecetche, L. ;

Appelshaeuser, H. ;

Arcelli, S. ;

Armesto, N. ;

Arnaldi, R. ;

Arsene, I. C. ;

Arslandok, M. ;

Audurier, B. ;

Augustinus, A. ;

Averbeck, R. ;

Azmi, M. D. ;

Bach, M. ;

Badala, A. ;

Baek, Y. W. ;

Bagnasco, S. ;

Bailhache, R. ;

Bala, R. ;

Baldisseri, A. .

PHYSICAL REVIEW C, 2016, 93 (03)

[10] Evidence from d+Au measurements for final-state suppression of high-pT hadrons in Au plus Au collisions at RHIC -: art. no. 073204 [J].

Adams, J ;

Adler, C ;

Aggarwal, MM ;

Ahammed, Z ;

Amonett, J ;

Anderson, BD ;

Anderson, M ;

Arkhipkin, D ;

Averichev, GS ;

Badyal, SK ;

Balewski, J ;

Barannikova, O ;

Barnby, LS ;

Baudot, J ;

Bekele, S ;

Belaga, VV ;

Bellwied, R ;

Berger, J ;

Bezverkhny, BI ;

Bhardwaj, S ;

Bhaskar, P ;

Bhati, AK ;

Bichsel, H ;

Billmeier, A ;

Bland, LC ;

Blyth, CO ;

Bonner, BE ;

Botje, M ;

Boucham, A ;

Brandin, A ;

Bravar, A ;

Cadman, RV ;

Cai, XZ ;

Caines, H ;

Sánchez, MCD ;

Carroll, J ;

Castillo, J ;

Castro, M ;

Cebra, D ;

Chaloupka, P ;

Chattopadhyay, S ;

Chen, HF ;

Chen, Y ;

Chernenko, SP ;

Cherney, M ;

Chikanian, A ;

Choi, B ;

Christie, W ;

Coffin, JP ;

Cormier, TM .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2003, 91 (07)

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