Abstract
The intense photon fluxes from relativistic nuclei provide an opportunity to study photonuclear interactions in ultraperipheral collisions. In particular, it allows for the investigations of excited, light-flavour vector mesons. The measurement of coherently photoproduced π+π−π+π− final states in ultraperipheral Pb–Pb collisions at sNN=5.02 TeV is presented for the first time. The cross section, d σ /d y , times the branching ratio (ρ→π+π+π−π−) is found to be 47.8 ± 2.3 (stat.) ± 7.7 (syst.) mb in the rapidity interval | y | < 0.5. The invariant mass distribution is not well described with a single Breit-Wigner resonance without an interference term. Including interference with a non-resonant contribution results in the mass and width values being too far from those reported in PDG, while the production of two interfering resonances, ρ (1450) and ρ (1700), also provides a good description of the data. The values of the masses ( m ) and widths (Γ) of the resonances extracted from the fit assuming two interfering resonances are m1=1385±14(stat.)±3(syst.) MeV/ c 2, Γ1=431±36(stat.)±82(syst.) MeV/ c 2, m2=1663±13(stat.)±22(syst.) MeV/ c 2 and Γ2=357±31(stat.)±49(syst.) MeV/ c 2, respectively. The measured cross sections times the branching ratios are compared to recent theoretical predictions.
| Original language | English |
|---|---|
| Article number | 140006 |
| Journal | Physics Letters, Section B: Nuclear, Elementary Particle and High-Energy Physics |
| Volume | 872 |
| DOIs | |
| State | Published - 2026.01 |
Keywords
- Exclusive photoproduction
- Ultraperipheral collisions
- Vector mesons
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In: Physics Letters, Section B: Nuclear, Elementary Particle and High-Energy Physics, Vol. 872, 140006, 01.2026.
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T1 - Exclusive photoproduction of excited ρ mesons decaying to four pions in ultraperipheral Pb–Pb collisions at sNN=5.02 TeV
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AU - Rokita, P. S.
AU - Romanenko, G.
AU - Ronchetti, F.
AU - Rosas, E. D.
AU - Roslon, K.
AU - Rossi, A.
AU - Roy, A.
AU - Roy, S.
AU - Rubini, N.
AU - Ruggiano, D.
AU - Rui, R.
AU - Russek, P. G.
AU - Russo, R.
AU - Rustamov, A.
AU - Ryabinkin, E.
AU - Ryabov, Y.
AU - Rybicki, A.
AU - Ryu, J.
AU - Rzesa, W.
AU - Sadhu, S.
AU - Sadovsky, S.
AU - Saetre, J.
AU - šafařík, K.
AU - Saha, S. K.
AU - Saha, S.
AU - Sahoo, B.
AU - Sahoo, R.
AU - Sahoo, S.
AU - Sahu, D.
AU - Sahu, P. K.
AU - Saini, J.
AU - Sajdakova, K.
AU - Sakai, S.
AU - Salvan, M. P.
AU - Sambyal, S.
AU - Samitz, D.
AU - Sanna, I.
AU - Saramela, T. B.
AU - Sarkar, D.
AU - Sarma, P.
AU - Sarritzu, V.
AU - Sarti, V. M.
AU - Sas, M. H.P.
AU - Sawan, S.
AU - Scapparone, E.
AU - Schambach, J.
AU - Scheid, H. S.
AU - Schiaua, C.
AU - Schicker, R.
AU - Schlepper, F.
AU - Schmah, A.
AU - Schmidt, C.
AU - Schmidt, H. R.
AU - Schmidt, M. O.
AU - Schmidt, M.
AU - Schmidt, N. V.
AU - Schmier, A. R.
AU - Schotter, R.
AU - Schr, A.
AU - Schukraft, J.
AU - Schweda, K.
AU - Scioli, G.
AU - Scomparin, E.
AU - Seger, J. E.
AU - Sekiguchi, Y.
AU - Sekihata, D.
AU - Selina, M.
AU - Selyuzhenkov, I.
AU - Senyukov, S.
AU - Seo, J. J.
AU - Serebryakov, D.
AU - Serkin, L.
AU - Šerkšnytė, L.
AU - Sevcenco, A.
AU - Shaba, T. J.
AU - Shabetai, A.
AU - Shahoyan, R.
AU - Shangaraev, A.
AU - Sharma, B.
AU - Sharma, D.
AU - Sharma, H.
AU - Sharma, M.
AU - Sharma, S.
AU - Sharma, S.
AU - Sharma, U.
AU - Shatat, A.
AU - Sheibani, O.
AU - Shigaki, K.
AU - Shimomura, M.
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AU - Shirinkin, S.
AU - Shou, Q.
AU - Sibiriak, Y.
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AU - Silva, T. F.
AU - Silvermyr, D.
AU - Simantathammakul, T.
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AU - Singh, B.
AU - Singh, B.
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AU - Singh, R.
AU - Singh, R.
AU - Singh, R.
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AU - Sinha, T.
AU - Sitar, B.
AU - Sitta, M.
AU - Skaali, T. B.
AU - Skorodumovs, G.
AU - Smirnov, N.
AU - Snellings, R. J.M.
AU - Solheim, E. H.
AU - Song, J.
AU - Sonnabend, C.
AU - Sonneveld, J. M.
AU - Soramel, F.
AU - Soto-Hernandez, A. B.
AU - Spijkers, R.
AU - Sputowska, I.
AU - Staa, J.
AU - Stachel, J.
AU - Stan, I.
AU - Steffanic, P. J.
AU - Stiefelmaier, S. F.
AU - Stocco, D.
AU - Storehaug, I.
AU - Strangmann, N. J.
AU - Stratmann, P.
AU - Strazzi, S.
AU - Sturniolo, A.
AU - Stylianidis, C. P.
AU - Suaide, A. A.P.
AU - Suire, C.
AU - Sukhanov, M.
AU - Suljic, M.
AU - Sultanov, R.
AU - Sumberia, V.
AU - Sumowidagdo, S.
AU - Szarka, I.
AU - Szymkowski, M.
AU - Taghavi, S. F.
AU - Taillepied, G.
AU - Takahashi, J.
AU - Tambave, G. J.
AU - Tang, S.
AU - Tang, Z.
AU - Tapia Takaki, J. D.
AU - Tapus, N.
AU - Tarasovicova, L. A.
AU - Tarzila, M. G.
AU - Tassielli, G. F.
AU - Tauro, A.
AU - Tavira García, A.
AU - Tejeda Muñoz, G.
AU - Telesca, A.
AU - Terlizzi, L.
AU - Terrevoli, C.
AU - Thakur, S.
AU - Thomas, D.
AU - Tikhonov, A.
AU - Tiltmann, N.
AU - Timmins, A. R.
AU - Tkacik, M.
AU - Tkacik, T.
AU - Toia, A.
AU - Tokumoto, R.
AU - Tomassini, S.
AU - Tomohiro, K.
AU - Topilskaya, N.
AU - Toppi, M.
AU - Tork, T.
AU - Torres, V. V.
AU - Torres Ramos, A. G.
AU - Trifiró, A.
AU - Triolo, A. S.
AU - Tripathy, S.
AU - Tripathy, T.
AU - Trubnikov, V.
AU - Trzaska, W. H.
AU - Trzcinski, T. P.
AU - Tsolanta, C.
AU - Tumkin, A.
AU - Turrisi, R.
AU - Tveter, T. S.
AU - Ullaland, K.
AU - Ulukutlu, B.
AU - Uras, A.
AU - Urioni, M.
AU - Usai, G. L.
AU - Vala, M.
AU - Valle, N.
AU - Van Doremalen, L. V.R.
AU - Van Leeuwen, M.
AU - Van Veen, C. A.
AU - Van Weelden, R. J.G.
AU - Vande Vyvre, P.
AU - Varga, D.
AU - Varga, Z.
AU - Vargas Torres, P.
AU - Vasileiou, M.
AU - Vasiliev, A.
AU - Vázquez Doce, O.
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AU - Vechernin, V.
AU - Vercellin, E.
AU - Vergara Limón, S.
AU - Verma, R.
AU - Vermunt, L.
AU - Vértesi, R.
AU - Verweij, M.
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AU - Villalobos Baillie, O.
AU - Villani, A.
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AU - Volkel, B.
AU - Völkl, M. A.
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AU - Vorobyev, I.
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AU - Wang, Y.
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AU - Weiglhofer, F. T.
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AU - Zampolli, C.
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AU - Zardoshti, N.
AU - Zarochentsev, A.
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AU - Zherebchevskii, V.
AU - Zhi, Y.
AU - Zhong, C.
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AU - Zhou, Y.
AU - Zhu, J.
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AU - Zhu, Y.
AU - Zugravel, S. C.
AU - Zurlo, N.
N1 - Publisher Copyright: Copyright © 2025. Published by Elsevier B.V.
PY - 2026/1
Y1 - 2026/1
N2 - The intense photon fluxes from relativistic nuclei provide an opportunity to study photonuclear interactions in ultraperipheral collisions. In particular, it allows for the investigations of excited, light-flavour vector mesons. The measurement of coherently photoproduced π+π−π+π− final states in ultraperipheral Pb–Pb collisions at sNN=5.02 TeV is presented for the first time. The cross section, d σ /d y , times the branching ratio (ρ→π+π+π−π−) is found to be 47.8 ± 2.3 (stat.) ± 7.7 (syst.) mb in the rapidity interval | y | < 0.5. The invariant mass distribution is not well described with a single Breit-Wigner resonance without an interference term. Including interference with a non-resonant contribution results in the mass and width values being too far from those reported in PDG, while the production of two interfering resonances, ρ (1450) and ρ (1700), also provides a good description of the data. The values of the masses ( m ) and widths (Γ) of the resonances extracted from the fit assuming two interfering resonances are m1=1385±14(stat.)±3(syst.) MeV/ c 2, Γ1=431±36(stat.)±82(syst.) MeV/ c 2, m2=1663±13(stat.)±22(syst.) MeV/ c 2 and Γ2=357±31(stat.)±49(syst.) MeV/ c 2, respectively. The measured cross sections times the branching ratios are compared to recent theoretical predictions.
AB - The intense photon fluxes from relativistic nuclei provide an opportunity to study photonuclear interactions in ultraperipheral collisions. In particular, it allows for the investigations of excited, light-flavour vector mesons. The measurement of coherently photoproduced π+π−π+π− final states in ultraperipheral Pb–Pb collisions at sNN=5.02 TeV is presented for the first time. The cross section, d σ /d y , times the branching ratio (ρ→π+π+π−π−) is found to be 47.8 ± 2.3 (stat.) ± 7.7 (syst.) mb in the rapidity interval | y | < 0.5. The invariant mass distribution is not well described with a single Breit-Wigner resonance without an interference term. Including interference with a non-resonant contribution results in the mass and width values being too far from those reported in PDG, while the production of two interfering resonances, ρ (1450) and ρ (1700), also provides a good description of the data. The values of the masses ( m ) and widths (Γ) of the resonances extracted from the fit assuming two interfering resonances are m1=1385±14(stat.)±3(syst.) MeV/ c 2, Γ1=431±36(stat.)±82(syst.) MeV/ c 2, m2=1663±13(stat.)±22(syst.) MeV/ c 2 and Γ2=357±31(stat.)±49(syst.) MeV/ c 2, respectively. The measured cross sections times the branching ratios are compared to recent theoretical predictions.
KW - Exclusive photoproduction
KW - Ultraperipheral collisions
KW - Vector mesons
UR - https://www.scopus.com/pages/publications/105024317699
U2 - 10.1016/j.physletb.2025.140006
DO - 10.1016/j.physletb.2025.140006
M3 - Journal article
AN - SCOPUS:105024317699
SN - 0370-2693
VL - 872
JO - Physics Letters, Section B: Nuclear, Elementary Particle and High-Energy Physics
JF - Physics Letters, Section B: Nuclear, Elementary Particle and High-Energy Physics
M1 - 140006
ER -