1. Future physics opportunities for high-density QCD at the LHC with heavy-ion and proton beams
- Author
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Citron, Z., Dainese, A., Grosse-Oetringhaus, J.F., Jowett, J.M., Lee, Y.-J., Wiedemann, U.A., Winn, M., Andronic, A., Bellini, F., Bruna, E., Chapon, E., Dembinski, H., D'Enterria, D., Grabowska-Bold, I., Innocenti, G.M., Loizides, C., Mohapatra, S., Salgado, C.A., Verweij, M., Weber, M., Aichelin, J., Angerami, A., Apolinario, L., Arleo, F., Armesto, N., Arnaldi, R., Arslandok, M., Azzi, P., Bailhache, R., Bass, S.A., Bedda, C., Behera, N.K., Bellwied, R., Beraudo, A., Bi, R., Bierlich, C., Blum, K., Borissov, A., Braun-Munzinger, P., Bruce, R., Bruno, G.E., Bufalino, S., Castillo Castellanos, J., Chatterjee, R., Chen, Y., Chen, Z., Cheshkov, C., Chujo, T., Conesa Del Valle, Z., Contreras Nuno, J.G., Cunqueiro Mendez, L., Dahms, T., Dang, N.P., De La Torre, H., Dobrin, A.F., Doenigus, B., van Doremalen, L., Du, X., Dubla, A., Dumancic, M., Dyndal, M., Fabbietti, L., Ferreiro, E.G., Fionda, F., Fleuret, F., Floerchinger, S., Giacalone, G., Giammanco, A., Gossiaux, Pol-Bernard, Graziani, G., Greco, V., Grelli, A., Grosa, F., Guilbaud, M., Gunji, T., Guzey, V., Hadjidakis, C., Hassani, S., He, M., Helenius, I., Huo, P., Jacobs, P.M., Janus, P., Jebramcik, M.A., Jia, J., Kalweit, A.P., Kim, H., Klasen, M., Klein, S.R., Klusek-Gawenda, M., Kremer, J., Krintiras, G.K., Krizek, F., Kryshen, E., Kurkela, A., Kusina, A., Lansberg, J.-P., Lea, R., Van Leeuwen, M., Li, W., Margutti, J., Marin, A., Marquet, C., Martin Blanco, J., Massacrier, L., Mastroserio, A., Maurice, E., Mayer, C., Mcginn, C., Milhano, G., Milov, A., Minissale, V., Mironov, C., Mischke, A., Mohammadi, N., Mulders, M., Murray, M., Narain, M., Di Nezza, P., Nisati, A., Noronha-Hostler, J., Ohlson, A., Okorokov, V., Olness, F., Paakkinen, P., Pappalardo, L., Park, J., Paukkunen, H., Peng, C.C., Pereira Da Costa, H., Perepelitsa, D.V., Peresunko, D., Peters, M., Pettersson, N.E., Piano, S., Pierog, T., Pires, J., Płoskoń, M., Plumari, S., Prino, F., Puccio, M., Rapp, R., Redlich, K., Reygers, K., Ristea, C.L., Robbe, P., Rossi, A., Rustamov, A., Rybar, M., Schaumann, M., Schenke, B., Schienbein, I., Schoeffel, L., Selyuzhenkov, I., Sickles, A.M., Sievert, M., Silva, P., Song, T., Spousta, M., Stachel, J., Steinberg, P., Stocco, Diego, Strickland, M., Strikman, M., Sun, J., Tapia Takaki, D., Tatar, K., Terrevoli, C., Timmins, A., Trogolo, S., Trzeciak, B., Trzupek, A., Ulrich, R., Uras, A., Venugopalan, R., Vitev, I., Vujanovic, G., Wang, J., Wang, T.W., Xiao, R., Xu, Y., Zampolli, C., Zanoli, H., Zhou, M., Zhou, Y., Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées (SUBATECH), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire Leprince-Ringuet (LLR), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département de Physique Nucléaire (ex SPhN) (DPHN), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique Nucléaire d'Orsay (IPNO), Institut de Physique Théorique - UMR CNRS 3681 (IPHT), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département de Physique des Particules (ex SPP) (DPhP), Centre de Physique Théorique [Palaiseau] (CPHT), École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Département de Physique des Particules (ex SPP) (DPP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X), Université de Nantes - Faculté des Sciences et des Techniques, Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)
- Subjects
p p: scattering ,interpretation of experiments: CERN LHC Coll ,Nuclear Theory ,[PHYS.NUCL]Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th] ,FOS: Physical sciences ,parton: saturation ,[PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex] ,High Energy Physics - Experiment ,Nuclear Theory (nucl-th) ,High Energy Physics - Experiment (hep-ex) ,High Energy Physics - Phenomenology (hep-ph) ,oxygen: ion ,[PHYS.HEXP]Physics [physics]/High Energy Physics - Experiment [hep-ex] ,Nuclear Experiment (nucl-ex) ,Nuclear Experiment ,quark gluon: plasma ,quantum chromodynamics: matter ,High Energy Physics::Phenomenology ,nucleus ,p: beam ,heavy ion ,High Energy Physics - Phenomenology ,kinematics ,[PHYS.HPHE]Physics [physics]/High Energy Physics - Phenomenology [hep-ph] ,parton: density - Abstract
The future opportunities for high-density QCD studies with ion and proton beams at the LHC are presented. Four major scientific goals are identified: the characterisation of the macroscopic long wavelength Quark-Gluon Plasma (QGP) properties with unprecedented precision, the investigation of the microscopic parton dynamics underlying QGP properties, the development of a unified picture of particle production and QCD dynamics from small (pp) to large (nucleus--nucleus) systems, the exploration of parton densities in nuclei in a broad ($x$, $Q^2$) kinematic range and the search for the possible onset of parton saturation. In order to address these scientific goals, high-luminosity Pb-Pb and p-Pb programmes are considered as priorities for Runs 3 and 4, complemented by high-multiplicity studies in pp collisions and a short run with oxygen ions. High-luminosity runs with intermediate-mass nuclei, for example Ar or Kr, are considered as an appealing case for extending the heavy-ion programme at the LHC beyond Run 4. The potential of the High-Energy LHC to probe QCD matter with newly-available observables, at twice larger center-of-mass energies than the LHC, is investigated., 209 pages; Report from Working Group 5 of the Workshop on the Physics of the CERN HL-LHC, and Perspectives at the HE-LHC (v2: Minor updates to text and figures. Added one author.)
- Published
- 2018