Angular correlations between charged trigger and associated particles are measured by the ALICE detector in p-Pb collisions at a nucleon-nucleon centre-of-mass energy of 5.02 TeV for transverse momentum ranges within 0.5 < $p_{\rm T}^{\rm assoc}$ < $p_{\rm T}^{\rm trig}$ < 4 GeV/$c$. The correlations are measured over two units of pseudorapidity and full azimuthal angle in different intervals of event multiplicity, and expressed as associated yield per trigger particle. Two long-range ridge-like structures, one on the near side and one on the away side, are observed when the per-trigger yield obtained in low-multiplicity events is subtracted from the one in high-multiplicity events. The excess on the near-side is qualitatively similar to that recently reported by the CMS collaboration, while the excess on the away-side is reported for the first time. The two-ridge structure projected onto azimuthal angle is quantified with the second and third Fourier coefficients as well as by near-side and away-side yields and widths. The yields on the near side and on the away side are equal within the uncertainties for all studied event multiplicity and $p_{\rm T}$ bins, and the widths show no significant evolution with event multiplicity or $p_{\rm T}$. These findings suggest that the near-side ridge is accompanied by an essentially identical away-side ridge.

In this paper measurements are presented of $\rm \pi$$^+$, $\rm \pi$$^-$, K$^+$, K$^-$, p and $\overline{\rm p}$ production at mid-rapidity < 0.5, in Pb-Pb collisions at $\sqrt{s_{\rm NN}} = 2.76$ TeV as a function of centrality. The measurement covers the transverse momentum ($p_{\rm T}$) range from 100, 200, 300 MeV/$c$ up to 3, 3, 4.6 GeV/$c$, for $\rm\pi$, K, and p respectively. The measured $p_{\rm T}$ distributions and yields are compared to expectations based on hydrodynamic, thermal and recombination models. The spectral shapes of central collisions show a stronger radial flow than measured at lower energies, which can be described in hydrodynamic models. In peripheral collisions, the $p_{\rm T}$ distributions are not well reproduced by hydrodynamic models. Ratios of integrated particle yields are found to be nearly independent of centrality. The yield of protons normalized to pions is a factor ~1.5 lower than the expectation from thermal models.

This publication describes the methods used to measure the centrality of inelastic Pb-Pb collisions at a center-of-mass energy of 2.76 TeV per colliding nucleon pair with ALICE. The centrality is a key parameter in the study of the properties of QCD matter at extreme temperature and energy density, because it is directly related to the initial overlap region of the colliding nuclei. Geometrical properties of the collision, such as the number of participating nucleons and the number of binary nucleon-nucleon collisions, are deduced from a Glauber model with a sharp impact parameter selection and shown to be consistent with those extracted from the data. The centrality determination provides a tool to compare ALICE measurements with those of other experiments and with theoretical calculations.9 MoreReceived 22 January 2013DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevC.88.044909This article is available under the terms of the Creative Commons Attribution 3.0 License. Further distribution of this work must maintain attribution to the author(s) and the published article’s title, journal citation, and DOI.©2013 CERN, for the ALICE Collaboration

The inclusive transverse momentum ($p_{\rm T}$) distributions of primary charged particles are measured in the pseudo-rapidity range $|\eta|<0.8$ as a function of event centrality in Pb-Pb collisions at $\sqrt{s_{\rm{NN}}}=2.76$ TeV with ALICE at the LHC. The data are presented in the $p_{\rm T}$ range $0.1530$ GeV/$c$. In peripheral collisions (70-80%), the suppression is weaker with $R_{\rm{AA}} \approx 0.7$ almost independently of $p_{\rm T}$. The measured nuclear modification factors are compared to other measurements and model calculations.

ALICE is an LHC experiment devoted to the study of strongly interacting matter in proton-proton, proton-nucleus and nucleus-nucleus collisions at ultra-relativistic energies. The ALICE VZERO system, made of two scintillator arrays at asymmetric positions, one on each side of the interaction point, plays a central role in ALICE. In addition to its core function as a trigger source, the VZERO system is used to monitor LHC beam conditions, to reject beam-induced backgrounds and to measure basic physics quantities such as luminosity, particle multiplicity, centrality and event plane direction in nucleus-nucleus collisions. After describing the VZERO system, this publication presents its performance over more than four years of operation at the LHC.

The ALICE measurement of K(S)(0) and Λ production at midrapidity in Pb-Pb collisions at √(s(NN))=2.76 TeV is presented. The transverse momentum (p(T)) spectra are shown for several collision centrality intervals and in the p(T) range from 0.4 GeV/c (0.6 GeV/c for Λ) to 12 GeV/c. The p(T) dependence of the Λ/K(S)(0) ratios exhibits maxima in the vicinity of 3 GeV/c, and the positions of the maxima shift towards higher p(T) with increasing collision centrality. The magnitude of these maxima increases by almost a factor of three between most peripheral and most central Pb-Pb collisions. This baryon excess at intermediate p(T) is not observed in pp interactions at √s=0.9 TeV and at √s=7 TeV. Qualitatively, the baryon enhancement in heavy-ion collisions is expected from radial flow. However, the measured p(T) spectra above 2 GeV/c progressively decouple from hydrodynamical-model calculations. For higher values of p(T), models that incorporate the influence of the medium on the fragmentation and hadronization processes describe qualitatively the p(T) dependence of the Λ/K(S)(0) ratio.

Angular correlations between unidentified charged trigger particles and various species of charged associated particles (unidentified particles, pions, kaons, protons and antiprotons) are measured by the ALICE detector in p-Pb collisions at a nucleon-nucleon centre-of-mass energy of 5.02 TeV in the transverse-momentum range $0.3 < p_{\rm T} < 4$ GeV/$c$. The correlations expressed as associated yield per trigger particle are obtained in the pseudorapidity range $|\eta_{\rm lab}|<0.8$. Fourier coefficients are extracted from the long-range correlations projected onto the azimuthal angle difference and studied as a function of $p_{\rm T}$ and in intervals of event multiplicity. In high-multiplicity events, the second-order coefficient for protons, $v_2^p$, is observed to be smaller than that for pions, $v_2^\pi$, up to about $p_{\rm T} = 2$ GeV/$c$. To reduce correlations due to jets, the per-trigger yield measured in low-multiplicity events is subtracted from that in high-multiplicity events. A two-ridge structure is obtained for all particle species. The Fourier decomposition of this structure shows that the second-order coefficients for pions and kaons are similar. The $v_2^p$ is found to be smaller at low $p_{\rm T}$ and larger at higher $p_{\rm T}$ than $v_2^pi$, with a crossing occurring at about 2 GeV. This is qualitatively similar to the elliptic-flow pattern observed in heavy-ion collisions. A mass ordering effect at low transverse momenta is consistent with expectations from hydrodynamic model calculations assuming a collectively expanding system.

Measurements of charge-dependent azimuthal correlations with the ALICE detector at the LHC are reported for Pb-Pb collisions at sqrt[s(NN)] = 2.76 TeV. Two- and three-particle charge-dependent azimuthal correlations in the pseudorapidity range |η| < 0.8 are presented as a function of the collision centrality, particle separation in pseudorapidity, and transverse momentum. A clear signal compatible with a charge-dependent separation relative to the reaction plane is observed, which shows little or no collision energy dependence when compared to measurements at RHIC energies. This provides a new insight for understanding the nature of the charge-dependent azimuthal correlations observed at RHIC and LHC energies.

The production of ${\rm\Xi}^-$ and ${\rm\Omega}^-$ baryons and their anti-particles in Pb-Pb collisions at $\sqrt{s_{\rm NN}}$ = 2.76 TeV has been measured using the ALICE detector. The transverse momentum spectra at mid-rapidity ($|y| < 0.5$) for charged $\rm\Xi$ and $\rm\Omega$ hyperons have been studied in the range $0.6 < p_{\rm T} < 8.0$ GeV/$c$ and $1.2 < p_{\rm T} < 7.0$ GeV/$c$, respectively, and in several centrality intervals (from the most central 0-10% to the most peripheral 60-80% collisions). These spectra have been compared with the predictions of recent hydrodynamic models. In particular, the Krak${\'o}$w and EPOS models give a satisfactory description of the data, with the latter covering a wider $p_{\rm T}$ range. Mid-rapidity yields, integrated over $p_{\rm T}$, have been determined. The hyperon-to-pion ratios are similar to those at RHIC: they rise smoothly with centrality up to $\langle N_{\rm part}\rangle$~150 and saturate thereafter. The enhancements (yields per participant nucleon relative to pp collisions) increase both with the strangeness content of the baryon and with centrality, but are less pronounced than at lower energies.

Measurements of cross sections of inelastic and diffractive processes in proton--proton collisions at LHC energies were carried out with the ALICE detector. The fractions of diffractive processes in inelastic collisions were determined from a study of gaps in charged particle pseudorapidity distributions: for single diffraction (diffractive mass $M_X < 200$ GeV/$c^2$) $\sigma_{\rm SD}/\sigma_{\rm INEL} = 0.21 \pm 0.03, 0.20^{+0.07}_{-0.08}$, and $0.20^{+0.04}_{-0.07}$, respectively at centre-of-mass energies $\sqrt{s} = 0.9, 2.76$, and 7~TeV; for double diffraction (for a pseudorapidity gap $\Delta\eta > 3$) $\sigma_{\rm DD}/\sigma_{\rm INEL} = 0.11 \pm 0.03, 0.12 \pm 0.05$, and $0.12^{+0.05}_{-0.04}$, respectively at $\sqrt{s} = 0.9, 2.76$, and 7~TeV. To measure the inelastic cross section, beam properties were determined with van der Meer scans, and, using a simulation of diffraction adjusted to data, the following values were obtained: $\sigma_{\rm INEL} = 62.8^{+2.4}_{-4.0} (model) \pm 1.2 (lumi)$ mb at $\sqrt{s} =$ 2.76~TeV and $73.2^{+2.0}_{-4.6} (model) \pm 2.6 (lumi)$ mb at $\sqrt{s}$ = 7~TeV. The single- and double-diffractive cross sections were calculated combining relative rates of diffraction with inelastic cross sections. The results are compared to previous measurements at proton--antiproton and proton--proton colliders at lower energies, to measurements by other experiments at the LHC, and to theoretical models.