Prompt and non-prompt $$J/\psi $$ J / ψ and $$\psi (2\mathrm {S})$$ ψ ( 2 S ) suppression at high transverse momentum in $$5.02~\mathrm {TeV}$$ 5.02 TeV Pb+Pb collisions with the ATLAS experiment (2018)

A measurement of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow> </mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mi>S</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow> </mml:math> production is presented. It is based on a data sample from Pb+Pb collisions at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi> <mml:mi>NN</mml:mi></mml:msub> </mml:msqrt> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>5.02</mml:mn> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mi>TeV</mml:mi></mml:mrow> </mml:math> and <i>pp</i> collisions at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>5.02</mml:mn> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mi>TeV</mml:mi></mml:mrow> </mml:math> recorded by the ATLAS detector at the LHC in 2015, corresponding to an integrated luminosity of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mn>0.42</mml:mn> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:msup><mml:mrow><mml:mi>nb</mml:mi></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mn>25</mml:mn> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:msup><mml:mrow><mml:mi>pb</mml:mi></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> in Pb+Pb and <i>pp</i>, respectively. The measurements of per-event yields, nuclear modification factors, and non-prompt fractions are performed in the dimuon decay channel for <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi> <mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo><</mml:mo> <mml:mn>40</mml:mn></mml:mrow> </mml:math> GeV in dimuon transverse momentum, and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msub><mml:mi>y</mml:mi> <mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow> </mml:math> in rapidity. Strong suppression is found in Pb+Pb collisions for both prompt and non-prompt <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow> </mml:math> , increasing with event centrality. The suppression of prompt <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mi>S</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow> </mml:math> is observed to be stronger than that of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow> </mml:math> , while the suppression of non-prompt <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>ψ</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mi>S</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow> </mml:math> is equal to that of the non-prompt <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow> </mml:math> within uncertainties, consistent with the expectation that both arise from <i>b</i>-quarks propagating through the medium. Despite prompt and non-prompt <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>ψ</mml:mi></mml:mrow> </mml:math> arising from different mechanisms, the dependence of their nuclear modification factors on centrality is found to be quite similar.