DOI: 10.1140/epjc/s10052-026-16192-z ISSN: 1434-6052

Measurement of isolated-prompt photon–hadron correlations in Pb–Pb collisions at $$\sqrt{{s}_{{\textrm{NN}}}} = 5.02$$ TeV

, D. A. H. Abdallah, I. J. Abualrob, S. Acharya, K. Agarwal, G. Aglieri Rinella, L. Aglietta, N. Agrawal, Z. Ahammed, S. Ahmad, I. Ahuja, Z. Akbar, V. Akishina, M. Al-Turany, B. Alessandro, A. R. Alfarasyi, R. Alfaro Molina, B. Ali, A. Alici, J. Alme, G. Alocco, T. Alt, I. Altsybeev, C. Andrei, N. Andreou, A. Andronic, M. Angeletti, V. Anguelov, F. Antinori, P. Antonioli, N. Apadula, H. Appelshäuser, C. Arata, S. Arcelli, R. Arnaldi, I. C. Arsene, M. Arslandok, A. Augustinus, R. Averbeck, M. D. Azmi, B. Kong, H. Baba, A. R. J. Babu, A. Badalà, J. Bae, Y. Bae, Y. W. Baek, X. Bai, R. Bailhache, Y. Bailung, R. Bala, A. Baldisseri, B. Balis, S. Bangalia, K. Barai, V. Barbasova, F. Barile, L. Barioglio, M. Barlou, B. Barman, G. G. Barnaföldi, L. S. Barnby, E. Barreau, V. Barret, L. Barreto, K. Barth, E. Bartsch, N. Bastid, G. Batigne, D. Battistini, B. Batyunya, L. Baudino, D. Bauri, J. L. Bazo Alba, I. G. Bearden, D. Behera, S. Behera, M. A. C. Behling, I. Belikov, V. D. Bella, F. Bellini, R. Bellwied, L. G. E. Beltran, Y. A. V. Beltran, G. Bencedi, O. Benchikhi, A. Bensaoula, S. Beole, A. Berdnikova, L. Bergmann, L. Bernardinis, L. Betev, P. P. Bhaduri, T. Bhalla, A. Bhasin, B. Bhattacharjee, L. Bianchi, J. Bielčík, J. Bielčíková, A. Bilandzic, A. Binoy, G. Biro, S. Biswas, M. B. Blidaru, N. Bluhme, C. Blume, F. Bock, T. Bodova, L. Boldizsár, M. Bombara, P. M. Bond, G. Bonomi, H. Borel, A. Borissov, A. G. Borquez Carcamo, E. Botta, N. Bouchhar, Y. E. M. Bouziani, D. C. Brandibur, L. Bratrud, P. Braun-Munzinger, M. Bregant, M. Broz, G. E. Bruno, V. D. Buchakchiev, M. D. Buckland, G. F. Budiski, H. Buesching, S. Bufalino, P. Buhler, N. Burmasov, Z. Buthelezi, A. Bylinkin, O. B. Bylund, J. C. Cabanillas Noris, M. F. T. Cabrera, H. Caines, A. Caliva, E. Calvo Villar, P. Camerini, M. T. Camerlingo, F. D. M. Canedo, S. Cannito, S. L. Cantway, M. Carabas, F. Carnesecchi, C. Carr, L. A. D. Carvalho, J. Castillo Castellanos, M. Castoldi, F. Catalano, S. Cattaruzzi, R. Cerri, I. Chakaberia, P. Chakraborty, J. W. O. Chan, S. Chandra, S. Chapeland, M. Chartier, S. Chattopadhay, M. Chen, T. Cheng, M. I. Cherciu, C. Cheshkov, D. Chiappara, V. Chibante Barroso, D. D. Chinellato, F. Chinu, J. Cho, S. Cho, P. Chochula, Z. A. Chochulska, C. Choi, P. Christakoglou, P. Christiansen, T. Chujo, B. Chytla, M. Ciacco, C. Cicalo, G. Cimador, F. Cindolo, F. Colamaria, D. Colella, A. Colelli, M. Colocci, M. Concas, G. Conesa Balbastre, Z. Conesa del Valle, G. Contin, J. G. Contreras, M. L. Coquet, P. Cortese, M. R. Cosentino, F. Costa, S. Costanza, P. Crochet, M. M. Czarnynoga, A. Dainese, E. Dall’occo, G. Dange, M. C. Danisch, A. Danu, A. Daribayeva, P. Das, S. Das, A. R. Dash, S. Dash, A. De Caro, G. de Cataldo, J. de Cuveland, A. De Falco, D. De Gruttola, N. De Marco, C. De Martin, S. De Pasquale, R. Deb, R. Del Grande, L. Dello Stritto, G. G. A. de Souza, P. Dhankher, D. Di Bari, M. Di Costanzo, A. Di Mauro, B. Di Ruzza, B. Diab, K. Dimitrova, Y. Ding, J. Ditzel, R. Divià, U. Dmitrieva, A. Dobrin, B. Dönigus, L. Döpper, L. Drzensla, A. Dubla, P. Dupieux, T. M. Eder, E. C. Ege, R. J. Ehlers, F. Eisenhut, R. Ejima, D. Elia, B. Erazmus, F. Ercolessi, B. Espagnon, G. Eulisse, D. Evans, L. Fabbietti, G. Fabbri, M. Faggin, J. Faivre, W. Fan, Y. Fan, T. Fang, A. Fantoni, A. Feliciello, W. Feng, R. Ferioli, A. Fernández Téllez, B. Fernando, L. Ferrandi, A. Ferrero, C. Ferrero, A. Ferretti, F. M. Fionda, A. N. Flores, S. Foertsch, I. Fokin, U. Follo, R. Forynski, E. Fragiacomo, H. Fribert, J. M. Friedrich, U. Fuchs, D. Fuligno, N. Funicello, C. Furget, T. Fusayasu, J. J. Gaardhøje, M. Gagliardi, A. M. Gago, T. Gahlaut, C. D. Galvan, S. Gami, C. Garabatos, J. M. Garcia, E. Garcia-Solis, S. Garetti, C. Gargiulo, P. Gasik, A. Gautam, M. B. Gay Ducati, M. Germain, R. A. Gernhaeuser, M. Giacalone, G. Gioachin, S. K. Giri, P. Giubellino, P. Giubilato, P. Glässel, E. Glimos, M. G. F. S. A. Gomes, L. Gonella, V. Gonzalez, M. Gorgon, K. Goswami, S. Gotovac, V. Grabski, L. K. Graczykowski, E. Grecka, A. Grelli, C. Grigoras, S. Grigoryan, O. S. Groettvik, M. Gronbeck, F. Grosa, S. Gross-Bölting, J. F. Grosse-Oetringhaus, R. Grosso, N. A. Grunwald, R. Guernane, M. Guilbaud, J. K. Gumprecht, T. Gündem, T. Gunji, J. Guo, W. Guo, A. Gupta, R. Gupta, R. Gupta, K. Gwizdziel, L. Gyulai, T. Hachiya, C. Hadjidakis, F. U. Haider, S. Haidlova, M. Haldar, W. Ham, H. Hamagaki, Y. Han, R. Hannigan, J. Hansen, J. W. Harris, A. Harton, M. V. Hartung, A. Hasan, H. Hassan, D. Hatzifotiadou, P. Hauer, L. B. Havener, E. Hellbär, H. Helstrup, M. Hemmer, S. G. Hernandez, G. Herrera Corral, K. F. Hetland, B. Heybeck, H. Hillemanns, B. Hippolyte, I. P. M. Hobus, F. W. Hoffmann, Y. Hong, A. Horzyk, Y. Hou, P. Hristov, L. M. Huhta, T. J. Humanic, V. Humlova, M. Husar, A. Hutson, D. Hutter, M. C. Hwang, M. Inaba, A. Isakov, T. Isidori, M. S. Islam, M. Ivanov, M. Ivanov, K. E. Iversen, M. Jablonski, B. Jacak, N. Jacazio, P. M. Jacobs, A. Jadlovska, S. Jadlovska, S. Jaelani, J. N. Jager, C. Jahnke, M. J. Jakubowska, E. P. Jamro, D. M. Janik, M. A. Janik, C. A. Jauch, S. Ji, Y. Ji, S. Jia, T. Jiang, A. A. P. Jimenez, S. Jin, Z. Jolesz, F. Jonas, D. M. Jones, J. M. Jowett, J. Jung, M. Jung, A. Junique, J. Juračka, J. Kaewjai, A. Kaiser, P. Kalinak, A. Kalweit, H. Kang, A. Karasu Uysal, N. Karatzenis, T. Karavicheva, M. J. Karwowska, V. Kashyap, M. Keil, B. Ketzer, J. Keul, S. S. Khade, A. Khuntia, Z. Khuranova, B. Kileng, B. Kim, D. J. Kim, D. Kim, E. J. Kim, G. Kim, H. Kim, J. Kim, J. Kim, J. Kim, J. Kim, M. Kim, M. Kim, S. Kim, T. Kim, J. T. Kinner, I. Kisel, A. Kisiel, J. L. Klay, J. Klein, S. Klein, C. Klein-Bösing, M. Kleiner, A. Kluge, M. B. Knuesel, C. Kobdaj, R. Kohara, A. Kondratyev, J. Konig, P. J. Konopka, G. Kornakov, M. Korwieser, C. Koster, A. Kotliarov, N. Kovacic, M. Kowalski, V. Kozhuharov, G. Kozlov, I. Králik, A. Kravčáková, M. A. Krawczyk, L. Krcal, F. Krizek, K. Krizkova Gajdosova, C. Krug, M. Krüger, E. Kryshen, V. Kučera, C. Kuhn, D. Kumar, L. Kumar, N. Kumar, S. Kumar, S. Kundu, M. Kuo, P. Kurashvili, S. Kurita, S. Kushpil, A. Kuznetsov, M. J. Kweon, Y. Kwon, S. L. La Pointe, P. La Rocca, A. Lakrathok, S. Lambert, A. R. Landou, R. Langoy, P. Larionov, E. Laudi, L. Lautner, R. A. N. Laveaga, R. Lavicka, R. Lea, J. B. Lebert, H. Lee, S. Lee, I. Legrand, G. Legras, A. M. Lejeune, T. M. Lelek, I. León Monzón, M. M. Lesch, P. Lévai, M. Li, P. Li, X. Li, B. E. Liang-Gilman, J. Lien, R. Lietava, I. Likmeta, B. Lim, H. Lim, S. H. Lim, Y. N. Lima, S. Lin, V. Lindenstruth, C. Lippmann, D. Liskova, D. H. Liu, J. Liu, Y. Liu, G. S. S. Liveraro, I. M. Lofnes, C. Loizides, S. Lokos, J. Lömker, X. Lopez, E. López Torres, C. Lotteau, P. Lu, W. Lu, Z. Lu, O. Lubynets, G. A. Lucia, F. V. Lugo, J. Luo, G. Luparello, Y. G. Ma, R. Mabitsela, V. Machacek, M. Mager, M. Mahlein, A. Maire, E. Majerz, M. V. Makariev, G. Malfattore, N. M. Malik, N. Malik, D. Mallick, N. Mallick, G. Mandaglio, S. Mandal, S. K. Mandal, A. Manea, R. Manhart, A. K. Manna, F. Manso, G. Mantzaridis, V. Manzari, Y. Mao, R. W. Marcjan, G. V. Margagliotti, A. Margotti, A. Marín, C. Markert, P. Martinengo, M. I. Martínez, M. P. P. Martins, S. Masciocchi, M. Masera, A. Masoni, L. Massacrier, O. Massen, A. Mastroserio, L. Mattei, S. Mattiazzo, A. Matyja, J. L. Mayo, F. Mazzaschi, M. Mazzilli, Y. Melikyan, M. Melo, A. Menchaca-Rocha, J. E. M. Mendez, E. Meninno, M. W. Menzel, P. M. Meredith, M. Meres, L. Micheletti, D. Mihai, D. L. Mihaylov, A. U. Mikalsen, K. Mikhaylov, L. Millot, N. Minafra, D. Miśkowiec, A. Modak, B. Mohanty, M. Mohisin Khan, M. A. Molander, M. M. Mondal, S. Monira, D. A. Moreira De Godoy, A. Morsch, C. Moscatelli, T. Mrnjavac, S. Mrozinski, V. Muccifora, S. Muhuri, A. Mulliri, M. G. Munhoz, R. H. Munzer, L. Musa, J. Musinsky, J. W. Myrcha, B. Naik, A. I. Nambrath, B. K. Nandi, R. Nania, E. Nappi, A. F. Nassirpour, V. Nastase, A. Nath, N. F. Nathanson, A. Neagu, L. Nellen, R. Nepeivoda, S. Nese, N. Nicassio, B. S. Nielsen, E. G. Nielsen, Y. Nishida, F. Noferini, H. Noh, S. Noh, P. Nomokonov, J. Norman, N. Novitzky, J. Nystrand, M. R. Ockleton, M. Ogino, J. Oh, S. Oh, A. Ohlson, M. Oida, L. A. D. Oliveira, C. Oppedisano, A. Ortiz Velasquez, H. Osanai, J. Otwinowski, M. Oya, K. Oyama, S. Padhan, D. Pagano, V. Pagliarino, G. Paić, A. Palasciano, I. Panasenko, P. Panigrahi, C. Pantouvakis, H. Park, J. Park, J. Park, S. Park, T. Y. Park, J. E. Parkkila, P. B. Pati, Y. Patley, R. N. Patra, J. Patter, B. Paul, F. Pazdic, H. Pei, T. Peitzmann, X. Peng, S. Perciballi, G. M. Perez, M. Petrovici, S. Piano, M. Pikna, P. Pillot, O. Pinazza, C. Pinto, S. Pisano, M. Płoskoń, A. Plachta, M. Planinic, D. K. Plociennik, S. Politano, N. Poljak, A. Pop, S. Porteboeuf-Houssais, J. S. Potgieter, I. Y. Pozos, K. K. Pradhan, S. K. Prasad, S. Prasad, R. Preghenella, F. Prino, C. A. Pruneau, M. Puccio, S. Pucillo, S. Pulawski, L. Quaglia, A. M. K. Radhakrishnan, S. Ragoni, A. Rakotozafindrabe, N. Ramasubramanian, L. Ramello, C. O. Ramírez-Álvarez, E. Rao, M. Rasa, S. S. Räsänen, R. Rath, M. P. Rauch, I. Ravasenga, M. Razza, K. F. Read, C. Reckziegel, A. R. Redelbach, K. Redlich, H. D. Regules-Medel, A. Rehman, F. Reidt, K. Reygers, M. Richter, A. A. Riedel, W. Riegler, A. G. Riffero, M. Rignanese, C. Ripoli, C. Ristea, S. B. Rivera, M. Rodríguez Cahuantzi, K. Røed, E. Rogochaya, D. Rohr, D. Röhrich, S. Rojas Torres, P. S. Rokita, G. Romanenko, F. Ronchetti, D. Rosales Herrera, K. Roslon, A. Rossi, A. Roy, A. Roy, S. Roy, N. Rubini, O. Rubza, J. A. Rudolph, D. Ruggiano, R. Rui, P. G. Russek, A. Rustamov, A. Rybicki, L. C. V. Ryder, J. Ryu, W. Rzesa, B. Sabiu, R. Sadek, S. Sadhu, A. Saha, S. Saha, B. Sahoo, R. Sahoo, D. Sahu, P. K. Sahu, J. Saini, S. Sakai, S. Sambyal, D. Samitz, I. Sanna, D. Sarkar, V. Sarritzu, V. M. Sarti, M. H. P. Sas, U. Savino, S. Sawan, E. Scapparone, J. Schambach, H. S. Scheid, C. Schiaua, R. Schicker, F. Schlepper, A. Schmah, C. Schmidt, M. Schmidt, J. Schoengarth, R. Schotter, A. Schröter, J. Schukraft, K. Schweda, G. Scioli, E. Scomparin, J. E. Seger, D. Sekihata, M. Selina, I. Selyuzhenkov, S. Senyukov, J. J. Seo, L. Serkin, L. Šerkšnytė, A. Sevcenco, T. J. Shaba, A. Shabetai, R. Shahoyan, B. Sharma, D. Sharma, H. Sharma, M. Sharma, S. Sharma, T. Sharma, U. Sharma, O. Sheibani, K. Shigaki, M. Shimomura, Q. Shou, S. Siddhanta, T. Siemiarczuk, L. L. D. Silva, T. F. Silva, W. D. Silva, D. Silvermyr, T. Simantathammakul, R. Simeonov, B. Singh, B. Singh, K. Singh, R. Singh, R. Singh, S. Singh, T. Sinha, B. Sitar, M. Sitta, T. B. Skaali, G. Skorodumovs, N. Smirnov, K. L. Smith, F. M. A. Smits, R. J. M. Snellings, E. H. Solheim, S. Solokhin, C. Sonnabend, J. M. Sonneveld, F. Soramel, A. B. Soto-Hernandez, G. Sourpi, L. E. Spencer, R. Spijkers, C. Sporleder, I. Sputowska, J. Staa, J. Stachel, L. L. Stahl, I. Stan, A. G. Stejskal, T. Stellhorn, S. F. Stiefelmaier, D. Stocco, I. Storehaug, M. M. Storetvedt, N. J. Strangmann, P. Stratmann, S. Strazzi, A. Sturniolo, Y. Su, A. A. P. Suaide, C. Suire, A. Suiu, M. Suljic, V. Sumberia, S. Sumowidagdo, P. Sun, N. B. Sundstrom, L. H. Tabares, A. Tabikh, S. F. Taghavi, J. Takahashi, M. A. Talamantes Johnson, G. J. Tambave, Z. Tang, J. Tanwar, J. D. Tapia Takaki, N. Tapus, L. A. Tarasovicova, M. G. Tarzila, A. Tauro, A. Tavira García, G. Tejeda Muñoz, L. Terlizzi, C. Terrevoli, D. Thakur, S. Thakur, M. Thogersen, D. Thomas, A. M. Tiekoetter, N. Tiltmann, A. R. Timmins, A. Toia, R. Tokumoto, S. Tomassini, K. Tomohiro, Q. Tong, V. V. Torres, A. Trifiró, T. Triloki, A. S. Triolo, S. Tripathy, T. Tripathy, S. Trogolo, V. Trubnikov, W. H. Trzaska, T. P. Trzcinski, C. Tsolanta, R. Tu, R. Turrisi, T. S. Tveter, K. Ullaland, B. Ulukutlu, S. Upadhyaya, A. Uras, M. Urioni, G. L. Usai, M. Vaid, M. Vala, N. Valle, L. V. R. van Doremalen, M. van Leeuwen, R. J. G. van Weelden, D. Varga, Z. Varga, P. Vargas Torres, O. Vázquez Doce, O. Vazquez Rueda, G. Vecil, P. Veen, E. Vercellin, R. Verma, R. Vértesi, M. Verweij, L. Vickovic, Z. Vilakazi, A. Villani, C. J. D. Villiers, T. Virgili, M. M. O. Virta, A. Vodopyanov, M. A. Völkl, S. A. Voloshin, G. Volpe, B. von Haller, I. Vorobyev, J. Vrláková, J. Wan, C. Wang, D. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Z. Wang, F. Weiglhofer, S. C. Wenzel, J. P. Wessels, P. K. Wiacek, J. Wiechula, J. Wikne, G. Wilk, J. Wilkinson, G. A. Willems, N. Wilson, S. L. Winberg, B. Windelband, J. Witte, C. I. Worek, J. R. Wright, C. -T. Wu, W. Wu, Y. Wu, K. Xiong, Z. Xiong, L. Xu, R. Xu, Z. Xue, A. Yadav, A. K. Yadav, Y. Yamaguchi, S. Yang, S. Yang, S. Yano, Z. Ye, E. R. Yeats, J. Yi, R. Yin, Z. Yin, I. -K. Yoo, J. H. Yoon, H. Yu, S. Yuan, A. Yuncu, V. Zaccolo, C. Zampolli, N. Zardoshti, P. Závada, B. Zhang, C. Zhang, M. Zhang, M. Zhang, S. Zhang, X. Zhang, Y. Zhang, Y. Zhang, Z. Zhang, M. Zhao, D. Zhou, Y. Zhou, Z. Zhou, J. Zhu, S. Zhu, Y. Zhu, A. Zingaretti, S. C. Zugravel, N. Zurlo

Abstract

The ALICE Collaboration has measured the azimuthal correlation between trigger isolated-prompt photons and associated charged hadrons in Pb–Pb collisions at the CERN LHC, at a centre-of-mass energy per nucleon pair of

$$\sqrt{s_{\textrm{NN}}}~=~5.02$$ s NN = 5.02
 TeV. The trigger isolated-prompt photons are measured in the transverse-momentum range
$$18<p_{\textrm{T}}^{\gamma }<40$$ 18 < p T γ < 40
 GeV/ c and pseudorapidity range
$$|\eta ^{\gamma }| <0.67$$ | η γ | < 0.67
. The isolation selection is based on a charged particle isolation momentum threshold
$$p_{\textrm{T}}^{\mathrm{iso,\,ch}} = 1.5$$ p T iso , ch = 1.5
 GeV/ c within a cone of radius
$$R=0.2$$ R = 0.2
. The associated charged particles are measured in the transverse-momentum ranges
$$p_{\textrm{T}}^{\textrm{h}} > 1.8$$ p T h > 1.8
 GeV/ c and pseudorapidity
$$|\eta ^{{\textrm{h}}}| <0.9$$ | η h | < 0.9
. The yield D(
$$z_{\textrm{T}}$$ z T
) of associated hadrons per trigger, with
$$z_{\textrm{T}} = p_{\textrm{T}}^{{\textrm{h}}}/p_{\textrm{T}}^{\gamma }$$ z T = p T h / p T γ
, is measured in three Pb–Pb collision centrality classes: central (0–30%), semicentral (30–50%), and peripheral (50–90%). The D(
$$z_{\textrm{T}}$$ z T
) measurement in pp collisions with the same
$$p_{\textrm{T}}^{\gamma }$$ p T γ
interval was too limited statistically, but at a lower
$$p_{\textrm{T}}^{\gamma }$$ p T γ
interval, showing agreement with theoretical predictions. Therefore, an approximation to the standard
$$I_{\textrm{AA}}$$ I AA
is computed from the D(
$$z_{\textrm{T}}$$ z T
) conditional yields, using NLO pQCD predictions as pp reference, the
$$I_{\textrm{pQCD}}$$ I pQCD
. A strong suppression of this ratio is observed in central collisions compared to peripheral collisions. The result extends to a lower
$$p_{\textrm{T}}^{\gamma }$$ p T γ
relative to those reported in previously published Pb–Pb collisions measurements at
$$\sqrt{s_{\textrm{NN}}}~=~5.02$$ s NN = 5.02
 TeV. The
$$I_{\textrm{pQCD}}$$ I pQCD
measurement is compared to
$$I_{\textrm{AA}}$$ I AA
calculations with an NLO pQCD model that includes energy loss, and to the CoLBT-hydro model. The
$$I_{\textrm{pQCD}}$$ I pQCD
results from central collisions are also compared with
$$I_{\textrm{AA}}$$ I AA
measurements of jets correlated with isolated-prompt photons and of hadrons correlated with
$$\hbox {Z}^{0}$$ Z 0
bosons, both reported by the CMS Collaboration at the LHC, as well as with direct photon–hadron correlation
$$I_{\textrm{AA}}$$ I AA
measurements reported by the PHENIX and STAR Collaborations at RHIC.