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. 2019 Jul 12;123(2):022301.
doi: 10.1103/PhysRevLett.123.022301.

Beam Energy and Centrality Dependence of Direct-Photon Emission from Ultrarelativistic Heavy-Ion Collisions

A Adare  1 , S Afanasiev  2 , C Aidala  3   4   5   6 , N N Ajitanand  7 , Y Akiba  8   9 , R Akimoto  10 , H Al-Bataineh  11 , J Alexander  7 , M Alfred  12 , A Al-Jamel  11 , H Al-Ta'ani  11 , A Angerami  3 , K Aoki  13   14   8 , N Apadula  15   16 , L Aphecetche  17 , Y Aramaki  10   8 , R Armendariz  11 , S H Aronson  18 , J Asai  8   9 , H Asano  14   8 , E C Aschenauer  18 , E T Atomssa  19   16 , R Averbeck  16 , T C Awes  20 , B Azmoun  18 , V Babintsev  21 , A Bagoly  22 , M Bai  23 , G Baksay  24 , L Baksay  24 , A Baldisseri  25 , B Bannier  16 , K N Barish  26 , P D Barnes  4 , B Bassalleck  27 , A T Basye  28 , S Bathe  29   26   9 , S Batsouli  3   20 , V Baublis  30 , F Bauer  26 , C Baumann  31 , S Baumgart  8 , A Bazilevsky  18 , S Belikov  18   15 , R Belmont  1   32 , R Bennett  16 , A Berdnikov  33 , Y Berdnikov  33 , J H Bhom  34 , A A Bickley  1 , M T Bjorndal  3 , D S Blau  35   36 , M Boer  4 , J G Boissevain  4 , J S Bok  27   11   34 , H Borel  25 , K Boyle  9   16 , M L Brooks  4 , D S Brown  11 , J Bryslawskyj  29   26 , D Bucher  31 , H Buesching  18 , V Bumazhnov  21 , G Bunce  18   9 , J M Burward-Hoy  4 , S Butsyk  4   27   16 , C M Camacho  4 , S Campbell  3   16 , V Canoa Roman  16 , A Caringi  37 , P Castera  16 , J-S Chai  38   39 , B S Chang  34 , W C Chang  40 , J-L Charvet  25 , C-H Chen  9   16 , S Chernichenko  21 , C Y Chi  3 , J Chiba  13 , M Chiu  18   3   41 , I J Choi  41   34 , J B Choi  42 , S Choi  43 , R K Choudhury  44 , P Christiansen  45 , T Chujo  46   32 , P Chung  7 , A Churyn  21 , O Chvala  26 , V Cianciolo  20 , Z Citron  16   47 , C R Cleven  48 , Y Cobigo  25 , B A Cole  3 , M P Comets  49 , Z Conesa Del Valle  19 , M Connors  48   9   16 , P Constantin  15   4 , M Csanád  22 , T Csörgő  50   51 , T Dahms  16 , S Dairaku  14   8 , I Danchev  32 , T W Danley  52 , K Das  53 , A Datta  5 , M S Daugherity  28 , G David  18   16 , M K Dayananda  48 , M B Deaton  28 , K Dehmelt  24   16 , H Delagrange  17 , A Denisov  21 , D d'Enterria  3   19 , A Deshpande  9   16 , E J Desmond  18 , K V Dharmawardane  11 , O Dietzsch  54 , L Ding  15 , A Dion  15   16 , J H Do  34 , M Donadelli  54 , L D'Orazio  55 , J L Drachenberg  28 , O Drapier  19 , A Drees  16 , K A Drees  23 , A K Dubey  47 , J M Durham  4   16 , A Durum  21 , D Dutta  44 , V Dzhordzhadze  26   56 , S Edwards  23   53 , Y V Efremenko  20 , J Egdemir  16 , F Ellinghaus  1 , W S Emam  26 , T Engelmore  3 , A Enokizono  57   58   20   8   59 , H En'yo  8   9 , B Espagnon  49 , S Esumi  46 , K O Eyser  18   26 , B Fadem  37 , W Fan  16 , N Feege  16 , D E Fields  27   9 , M Finger  60   2 , M Finger  60   2 , F Fleuret  19 , S L Fokin  35 , B Forestier  61 , Z Fraenkel  47 , J E Frantz  3   52   16 , A Franz  18 , A D Frawley  53 , K Fujiwara  8 , Y Fukao  14   8 , S-Y Fung  26 , T Fusayasu  62 , S Gadrat  61 , K Gainey  28 , C Gal  16 , P Gallus  63 , P Garg  64   16 , A Garishvili  56 , I Garishvili  58   56 , F Gastineau  17 , H Ge  16 , M Germain  17 , A Glenn  1   58   56 , H Gong  16 , X Gong  7 , M Gonin  19 , J Gosset  25 , Y Goto  8   9 , R Granier de Cassagnac  19 , N Grau  65   3   15 , S V Greene  32 , G Grim  4 , M Grosse Perdekamp  41   9 , T Gunji  10 , L Guo  4 , H-Å Gustafsson  45 , T Hachiya  57   66   8   9 , A Hadj Henni  17 , C Haegemann  27 , J S Haggerty  18 , M N Hagiwara  28 , K I Hahn  67 , H Hamagaki  10 , J Hamblen  56 , R Han  68 , J Hanks  3   16 , H Harada  57 , E P Hartouni  58 , K Haruna  57 , M Harvey  18 , S Hasegawa  69 , T O S Haseler  48 , K Hashimoto  8   59 , E Haslum  45 , K Hasuko  8 , R Hayano  10 , X He  48 , M Heffner  58 , T K Hemmick  16 , T Hester  26 , J M Heuser  8 , H Hiejima  41 , J C Hill  15 , K Hill  1 , R Hobbs  27 , A Hodges  48 , M Hohlmann  24 , R S Hollis  26 , M Holmes  32 , W Holzmann  3   7 , K Homma  57 , B Hong  70 , T Horaguchi  10   57   8   71   46 , Y Hori  10 , D Hornback  56 , N Hotvedt  15 , J Huang  18 , S Huang  32 , M G Hur  38 , T Ichihara  8   9 , R Ichimiya  8 , H Iinuma  13   14   8 , Y Ikeda  8   46 , K Imai  69   14   8 , J Imrek  72 , M Inaba  46 , Y Inoue  8   59 , A Iordanova  26 , D Isenhower  28 , L Isenhower  28 , M Ishihara  8 , T Isobe  10   8 , M Issah  7   32 , A Isupov  2 , D Ivanishchev  30 , Y Iwanaga  57 , B V Jacak  16 , M Javani  48 , Z Ji  16 , J Jia  18   3   7 , X Jiang  4 , J Jin  3 , O Jinnouchi  9 , B M Johnson  18   48 , T Jones  28 , K S Joo  73 , D Jouan  49 , D S Jumper  28   41 , F Kajihara  10   8 , S Kametani  10   8   74 , N Kamihara  8   9   71 , J Kamin  16 , M Kaneta  9 , S Kaneti  16 , B H Kang  75 , J H Kang  34 , J S Kang  75 , H Kanou  8   71 , J Kapustinsky  4 , K Karatsu  14   8 , M Kasai  8   59 , T Kawagishi  46 , D Kawall  5   9 , M Kawashima  8   59 , A V Kazantsev  35 , S Kelly  1 , T Kempel  15 , V Khachatryan  16 , A Khanzadeev  30 , K M Kijima  57 , J Kikuchi  74 , A Kim  67 , B I Kim  70 , C Kim  70 , D H Kim  73 , D J Kim  76   34 , E Kim  43 , E-J Kim  42 , H J Kim  34 , K-B Kim  42 , M Kim  43 , S H Kim  34 , Y-J Kim  41 , Y K Kim  75 , Y-S Kim  38 , D Kincses  22 , E Kinney  1 , K Kiriluk  1 , Á Kiss  22 , E Kistenev  18 , A Kiyomichi  8 , J Klatsky  53 , J Klay  58 , C Klein-Boesing  31 , D Kleinjan  26 , P Kline  16 , L Kochenda  30 , V Kochetkov  21 , Y Komatsu  10   13 , B Komkov  30 , M Konno  46 , J Koster  41 , D Kotchetkov  26   52 , D Kotov  30   33 , A Kozlov  47 , A Král  63 , A Kravitz  3 , F Krizek  76 , P J Kroon  18 , J Kubart  60   77 , G J Kunde  4 , B Kurgyis  22 , N Kurihara  10 , K Kurita  8   59 , M Kurosawa  8   9 , M J Kweon  70 , Y Kwon  56   34 , G S Kyle  11 , R Lacey  7 , Y S Lai  3 , J G Lajoie  15 , D Layton  41 , A Lebedev  15 , Y Le Bornec  49 , S Leckey  16 , B Lee  75 , D M Lee  4 , J Lee  67   39 , K B Lee  70 , K S Lee  70 , M K Lee  34 , S H Lee  15   16 , S R Lee  42 , T Lee  43 , M J Leitch  4 , M A L Leite  54 , M Leitgab  41 , B Lenzi  54 , Y H Leung  16 , B Lewis  16 , N A Lewis  6 , X Li  78 , X Li  4 , X H Li  26 , P Lichtenwalner  37 , P Liebing  9 , H Lim  43 , S H Lim  4   34 , L A Linden Levy  1   41 , T Liška  63 , A Litvinenko  2 , H Liu  4   11 , M X Liu  4 , S Lökös  22   50 , B Love  32 , D Lynch  18 , C F Maguire  32 , T Majoros  72 , Y I Makdisi  23   18 , M Makek  47   79 , A Malakhov  2 , M D Malik  27 , A Manion  16 , V I Manko  35 , E Mannel  18   3 , Y Mao  68   8 , L Mašek  60   77 , H Masui  46 , S Masumoto  10   13 , F Matathias  3   16 , M C McCain  41 , M McCumber  1   4   16 , P L McGaughey  4 , D McGlinchey  1   53   4 , C McKinney  41 , N Means  16 , M Mendoza  26 , B Meredith  41 , Y Miake  46 , T Mibe  13 , A C Mignerey  55 , D E Mihalik  16 , P Mikeš  60   77 , K Miki  8   46 , T E Miller  32 , A Milov  18   16   47 , S Mioduszewski  18 , D K Mishra  44 , G C Mishra  48 , M Mishra  64 , J T Mitchell  18 , M Mitrovski  7 , G Mitsuka  13   9 , Y Miyachi  8   71 , S Miyasaka  8   71 , A K Mohanty  44 , S Mohapatra  7 , H J Moon  73 , T Moon  34 , Y Morino  10 , A Morreale  26 , D P Morrison  18 , S I Morrow  32 , J M Moss  4 , S Motschwiller  37 , T V Moukhanova  35 , D Mukhopadhyay  32 , T Murakami  14   8 , J Murata  8   59 , A Mwai  7 , T Nagae  14 , S Nagamiya  13   8 , K Nagashima  57 , Y Nagata  46 , J L Nagle  1 , M Naglis  47 , M I Nagy  22   51 , I Nakagawa  8   9 , Y Nakamiya  57 , K R Nakamura  14   8 , T Nakamura  57   8 , K Nakano  8   71 , S Nam  67 , C Nattrass  56 , A Nederlof  37 , J Newby  58 , M Nguyen  16 , M Nihashi  57   8 , T Niida  46 , B E Norman  4 , R Nouicer  18   9 , T Novák  50 , N Novitzky  76   16 , A S Nyanin  35 , J Nystrand  45 , C Oakley  48 , E O'Brien  18 , S X Oda  10 , C A Ogilvie  15 , H Ohnishi  8 , I D Ojha  32 , M Oka  46 , K Okada  9 , O O Omiwade  28 , Y Onuki  8 , J D Orjuela Koop  1 , J D Osborn  6 , A Oskarsson  45 , I Otterlund  45 , M Ouchida  57   8 , K Ozawa  10   13   46 , R Pak  18 , D Pal  32 , A P T Palounek  4 , V Pantuev  80   16 , V Papavassiliou  11 , B H Park  75 , I H Park  67   39 , J Park  43 , S Park  8   43   16 , S K Park  70 , W J Park  70 , S F Pate  11 , L Patel  48 , M Patel  15 , H Pei  15 , J-C Peng  41 , W Peng  32 , H Pereira  25 , D V Perepelitsa  1   3 , V Peresedov  2 , D Yu Peressounko  35 , C E PerezLara  16 , R Petti  18   16 , C Pinkenburg  18 , R P Pisani  18 , M Proissl  16 , M L Purschke  18 , A K Purwar  4   16 , H Qu  28   48 , P V Radzevich  33 , J Rak  15   76   27 , A Rakotozafindrabe  19 , I Ravinovich  47 , K F Read  20   56 , S Rembeczki  24 , M Reuter  16 , K Reygers  31 , D Reynolds  7 , V Riabov  36   30 , Y Riabov  30   33 , E Richardson  55 , D Richford  29 , T Rinn  15 , D Roach  32 , G Roche  61 , S D Rolnick  26 , A Romana  19 , M Rosati  15 , C A Rosen  1 , S S E Rosendahl  45 , P Rosnet  61 , Z Rowan  29 , P Rukoyatkin  2 , J Runchey  15 , P Ružička  77 , V L Rykov  8 , S S Ryu  34 , B Sahlmueller  31   16 , N Saito  13   14   8   9 , T Sakaguchi  18   10   74 , S Sakai  46 , K Sakashita  8   71 , H Sakata  57 , H Sako  69 , V Samsonov  36   30 , M Sano  46 , S Sano  10   74 , M Sarsour  48 , H D Sato  14   8 , S Sato  18   69   13   46 , T Sato  46 , S Sawada  13 , B K Schmoll  56 , K Sedgwick  26 , J Seele  1 , R Seidl  41   8   9 , A Yu Semenov  15 , V Semenov  21   80 , A Sen  48   15 , R Seto  26 , D Sharma  16   47 , T K Shea  18 , I Shein  21 , A Shevel  30   7 , T-A Shibata  8   71 , K Shigaki  57 , M Shimomura  15   66   46 , T Shohjoh  46 , K Shoji  14   8 , P Shukla  44 , A Sickles  18   41   16 , C L Silva  15   4   54 , D Silvermyr  45   20 , C Silvestre  25 , K S Sim  70 , B K Singh  64 , C P Singh  64 , V Singh  64 , M J Skoby  6 , S Skutnik  15 , M Slunečka  60   2 , W C Smith  28 , A Soldatov  21 , R A Soltz  58 , W E Sondheim  4 , S P Sorensen  56 , I V Sourikova  18 , F Staley  25 , P W Stankus  20 , E Stenlund  45 , M Stepanov  5   11 , A Ster  51 , S P Stoll  18 , T Sugitate  57 , C Suire  49 , A Sukhanov  18 , J P Sullivan  4 , J Sun  16 , Z Sun  72 , J Sziklai  51 , T Tabaru  9 , S Takagi  46 , E M Takagui  54 , A Takahara  10 , A Taketani  8   9 , R Tanabe  46 , K H Tanaka  13 , Y Tanaka  62 , S Taneja  16 , K Tanida  69   14   8   9   43 , M J Tannenbaum  18 , S Tarafdar  64   32 , A Taranenko  36   7 , P Tarján  72 , E Tennant  11 , H Themann  16 , D Thomas  28 , T L Thomas  27 , R Tieulent  81 , T Todoroki  8   9   46 , M Togawa  14   8   9 , A Toia  16 , J Tojo  8 , L Tomášek  77 , M Tomášek  63   77 , Y Tomita  46 , H Torii  57   8 , R S Towell  28 , V-N Tram  19 , I Tserruya  47 , Y Tsuchimoto  10   57   8 , T Tsuji  10 , S K Tuli  64 , H Tydesjö  45 , N Tyurin  21 , Y Ueda  57 , B Ujvari  72 , C Vale  18   15 , H Valle  32 , H W van Hecke  4 , M Vargyas  22   51 , E Vazquez-Zambrano  3 , A Veicht  3   41 , J Velkovska  32 , R Vértesi  72   51 , A A Vinogradov  35 , M Virius  63 , A Vossen  41 , V Vrba  63   77 , E Vznuzdaev  30 , M Wagner  14   8 , D Walker  16 , X R Wang  11   9 , D Watanabe  57 , K Watanabe  46 , Y Watanabe  8   9 , Y S Watanabe  10 , F Wei  15   11 , R Wei  7 , J Wessels  31 , S N White  18 , N Willis  49 , D Winter  3 , S Wolin  41 , C P Wong  48 , C L Woody  18 , R M Wright  28 , M Wysocki  1   20 , B Xia  52 , W Xie  26   9 , C Xu  11 , Q Xu  32 , Y L Yamaguchi  10   8   9   16   74 , K Yamaura  57 , R Yang  41 , A Yanovich  21 , Z Yasin  26 , J Ying  48 , S Yokkaichi  8   9 , J H Yoo  70 , Z You  4   68 , G R Young  20 , I Younus  82   27 , H Yu  11 , I E Yushmanov  35 , W A Zajc  3 , O Zaudtke  31 , A Zelenski  23 , C Zhang  3   20 , S Zharko  33 , S Zhou  78 , J Zimamyi  51 , L Zolin  2 , L Zou  26 ; PHENIX Collaboration
Affiliations
Free article

Beam Energy and Centrality Dependence of Direct-Photon Emission from Ultrarelativistic Heavy-Ion Collisions

A Adare et al. Phys Rev Lett. .
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Abstract

The PHENIX collaboration presents first measurements of low-momentum (0.4<p_{T}<3 GeV/c) direct-photon yields from Au+Au collisions at sqrt[s_{NN}]=39 and 62.4 GeV. For both beam energies the direct-photon yields are substantially enhanced with respect to expectations from prompt processes, similar to the yields observed in Au+Au collisions at sqrt[s_{NN}]=200. Analyzing the photon yield as a function of the experimental observable dN_{ch}/dη reveals that the low-momentum (>1 GeV/c) direct-photon yield dN_{γ}^{dir}/dη is a smooth function of dN_{ch}/dη and can be well described as proportional to (dN_{ch}/dη)^{α} with α≈1.25. This scaling behavior holds for a wide range of beam energies at the Relativistic Heavy Ion Collider and the Large Hadron Collider, for centrality selected samples, as well as for different A+A collision systems. At a given beam energy, the scaling also holds for high p_{T} (>5 GeV/c), but when results from different collision energies are compared, an additional sqrt[s_{NN}]-dependent multiplicative factor is needed to describe the integrated-direct-photon yield.

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