Femtoscopy of pp collisions at √s=0.9 and 7 TeV at the LHC with two-pion Bose-Einstein correlations

Aamodt, K; Abrahantes Quintana, A.; Adamová, D.; Adare, A. M.; Aggarwal, M. M.; Aglieri Rinella, G.; Agocs, A. G.; Aguilar Salazar, S.; Ahammed, Z.; Ahmad, N.; Ahmad Masoodi, A.; Ahn, S. U.; Akindinov, A.; Aleksandrov, D.; Alessandro, B.; Alfaro Molina, R.; Alici, A.; Alkin, A.; Almaráz Aviña, E.; Alt, T.; Altini, V.; Altinpinar, S.; Altsybeev, I.; Andrei, C.; Andronic, A.; Anguelov, V.; Anson, C.; Antičić, T.; Antinori, F.; Antonioli, P.; Aphecetche, L.; Appelshäuser, H.; Arbor, N.; Arcelli, S.; Arend, A.; Armesto, N.; Arnaldi, R.; Aronsson, T.; Arsene, I. C.; Asryan, A.; Augustinus, A.; Averbeck, R.; Awes, T. C.; Aystö, J.; Azmi, M. D.; Bach, M.; Badalà, A.; Baek, Y. W.; Bagnasco, S.; Bailhache, R.; Bala, R.; Baldini Ferroli, R.; Baldisseri, A.; Baldit, A.; Bán, J.; Barbera, R.; Barile, F.; Barnaföldi, G. G.; Barnby, L. S.; Barret, V.; Bartke, J.; Basile, M.; Bastid, N.; Bathen, B.; Batigne, G.; Batyunya, B.; Baumann, C.; Bearden, I. G.; Beck, H.; Belikov, I.; Bellini, F.; Bellwied, R.; Belmont Moreno, E.; Beole, S.; Berceanu, I.; Bercuci, A.; Berdermann, E.; Berdnikov, Y.; Betev, L.; Bhasin, A.; Bhati, A. K.; Bianchi, L.; Bianchi, N.; Bianchin, C.; Bielčík, J.; Bielčíková, J.; Bilandzic, A.; Biolcati, E.; Blanc, A.; Blanco, F.; Blanco, F.; Blau, D.; Blume, C.; Boccioli, M.; Bock, N.; Bogdanov, A.; Bøggild, H.; Bogolyubsky, M.; Boldizsár, L.; Bombara, M.; Bombonati, C.; Book, J.; Borel, H.; Bortolin, C.; Bose, S.; Bossú, F.; Botje, M.; Böttger, S.; Boyer, B.; Braun Munzinger, P.; Bravina, L.; Bregant, Marco; Breitner, T.; Broz, M.; Brun, R.; Bruna, E.; Bruno, G. E.; Budnikov, D.; Buesching, H.; Busch, O.; Buthelezi, Z.; Caffarri, D.; Cai, X.; Caines, H.; Calvo Villar, E.; Camerini, Paolo; Canoa Roman, V.; Cara Romeo, G.; Carena, F.; Carena, W.; Carminati, F.; Casanova Díaz, A.; Caselle, M.; Castillo Castellanos, J.; Catanescu, V.; Cavicchioli, C.; Cerello, P.; Chang, B.; Chapeland, S.; Charvet, J. L.; Chattopadhyay, S.; Chattopadhyay, S.; Cherney, M.; Cheshkov, C.; Cheynis, B.; Chiavassa, E.; Chibante Barroso, V.; Chinellato, D. D.; Chochula, P.; Chojnacki, M.; Christakoglou, P.; Christensen, C. H.; Christiansen, P.; Chujo, T.; Cicalo, C.; Cifarelli, L.; Cindolo, F.; Cleymans, J.; Coccetti, F.; Coffin, J. P.; Coli, S.; Conesa Balbastre, G.; Conesa Del Valle, Z.; Constantin, P.; Contin, Giacomo; Contreras, J. G.; Cormier, T. M.; Corrales Morales, Y.; Cortés Maldonado, I.; Cortese, P.; Cosentino, M. R.; Costa, F.; Cotallo, M. E.; Crescio, E.; Crochet, P.; Cuautle, E.; Cunqueiro, L.; D'Erasmo, G.; Dainese, A.; Dalsgaard, H. H.; Danu, A.; Das, D.; Das, I.; Dash, A.; Dash, S.; De, S.; De Azevedo Moregula, A.; De Barros, G. O. V.; De Caro, A.; De Cataldo, G.; De Cuveland, J.; De Falco, A.; De Gruttola, D.; De Marco, N.; De Pasquale, S.; De Remigis, R.; De Rooij, R.; Delagrange, H.; Delgado Mercado, Y.; Dellacasa, G.; Deloff, A.; Demanov, V.; Dénes, E.; Deppman, A.; Di Bari, D.; Di Giglio, C.; Di Liberto, S.; Di Mauro, A.; Di Nezza, P.; Dietel, T.; Divià, R.; Djuvsland, Ø.; Dobrin, A.; Dobrowolski, T.; Domínguez, I.; Dönigus, B.; Dordic, O.; Driga, O.; Dubey, A. K.; Ducroux, L.; Dupieux, P.; Dutta Majumdar, A. K.; Dutta Majumdar, M. R.; Elia, D.; Emschermann, D.; Engel, H.; Erdal, H. A.; Espagnon, B.; Estienne, M.; Esumi, S.; Evans, D.; Evrard, S.; Eyyubova, G.; Fabris, D.; Faivre, J.; Falchieri, D.; Fantoni, A.; Fasel, M.; Fearick, R.; Fedunov, A.; Fehlker, D.; Fekete, V.; Felea, D.; Feofilov, G.; Fernández Téllez, A.; Ferretti, A.; Ferretti, R.; Figueredo, M. A. S.; Filchagin, S.; Fini, R.; Finogeev, D.; Fionda, F. M.; Fiore, E. M.; Floris, M.; Foertsch, S.; Foka, P.; Fokin, S.; Fragiacomo, Enrico; Fragkiadakis, M.; Frankenfeld, U.; Fuchs, U.; Furano, F.; Furget, C.; Fusco Girard, M.; Gaardhøje, J. J.; Gadrat, S.; Gagliardi, M.; Gago, A.; Gallio, M.; Ganoti, P.; Garabatos, C.; Gemme, R.; Gerhard, J.; Germain, M.; Geuna, C.; Gheata, A.; Gheata, M.; Ghidini, B.; Ghosh, P.; Girard, M. R.; Giraudo, G.; Giubellino, P.; Gladysz Dziadus, E.; Glässel, P.; Gomez, R.; González Trueba, L. H.; González Zamora, P.; González Santos, H.; Gorbunov, S.; Gotovac, S.; Grabski, V.; Graczykowski, L. K.; Grajcarek, R.; Grelli, A.; Grigoras, A.; Grigoras, C.; Grigoriev, V.; Grigoryan, A.; Grigoryan, S.; Grinyov, B.; Grion, N.; Gros, P.; Grosse Oetringhaus, J. F.; Grossiord, J. Y.; Grosso, Raffaele; Guber, F.; Guernane, R.; Guerra Gutierrez, C.; Guerzoni, B.; Gulbrandsen, K.; Gulkanyan, H.; Gunji, T.; Gupta, A.; Gupta, R.; Gutbrod, H.; Haaland, Ø.; Hadjidakis, C.; Haiduc, M.; Hamagaki, H.; Hamar, G.; Harris, J. W.; Hartig, M.; Hasch, D.; Hasegan, D.; Hatzifotiadou, D.; Hayrapetyan, A.; Heide, M.; Heinz, M.; Helstrup, H.; Herghelegiu, A.; Hernández, C.; Herrera Corral, G.; Herrmann, N.; Hetland, K. F.; Hicks, B.; Hille, P. T.; Hippolyte, B.; Horaguchi, T.; Hori, Y.; Hristov, P.; Hřivnáčová, I.; Huang, M.; Huber, S.; Humanic, T. J.; Hwang, D. S.; Ichou, R.; Ilkaev, R.; Ilkiv, I.; Inaba, M.; Incani, E.; Innocenti, G. M.; Innocenti, P. G.; Ippolitov, M.; Irfan, M.; Ivan, C.; Ivanov, A.; Ivanov, M.; Ivanov, V.; Jachołkowski, A.; Jacobs, P. M.; Jancurová, L.; Jangal, S.; Janik, M. A.; Janik, R.; Jayarathna, S. P.; Jena, S.; Jirden, L.; Jones, G. T.; Jones, P. G.; Jovanović, P.; Jung, H.; Jung, W.; Jusko, A.; Kalcher, S.; Kaliňák, P.; Kalisky, M.; Kalliokoski, T.; Kalweit, A.; Kamermans, R.; Kanaki, K.; Kang, E.; Kang, J. H.; Kaplin, V.; Karavichev, O.; Karavicheva, T.; Karpechev, E.; Kazantsev, A.; Kebschull, U.; Keidel, R.; Khan, M. M.; Khanzadeev, A.; Kharlov, Y.; Kileng, B.; Kim, D. J.; Kim, D. S.; Kim, D. W.; Kim, H. N.; Kim, J. H.; Kim, J. S.; Kim, M.; Kim, M.; Kim, S.; Kim, S. H.; Kirsch, S.; Kisel, I.; Kiselev, S.; Kisiel, A.; Klay, J. L.; Klein, J.; Klein Bösing, C.; Kliemant, M.; Klovning, A.; Kluge, A.; Knichel, M. L.; Koch, K.; Köhler, M. K.; Kolevatov, R.; Kolojvari, A.; Kondratiev, V.; Kondratyeva, N.; Konevskih, A.; Kornaa, E.; Kottachchi Kankanamge Don, C.; Kour, R.; Kowalski, M.; Kox, S.; Koyithatta Meethaleveedu, G.; Kozlov, K.; Kral, J.; Králik, I.; Kramer, F.; Kraus, I.; Krawutschke, T.; Kretz, M.; Krivda, M.; Krumbhorn, D.; Krus, M.; Kryshen, E.; Krzewicki, M.; Kucheriaev, Y.; Kuhn, C.; Kuijer, P. G.; Kurashvili, P.; Kurepin, A.; Kurepin, A. B.; Kuryakin, A.; Kushpil, S.; Kushpil, V.; Kweon, M. J.; Kwon, Y.; La Rocca, P.; Ladrón De Guevara, P.; Lafage, V.; Lara, C.; Larsen, D. T.; Lazzeroni, C.; Le Bornec, Y.; Lea, Ramona; Lee, K. S.; Lee, S. C.; Lefèvre, F.; Lehnert, J.; Leistam, L.; Lenhardt, M.; Lenti, V.; León Monzón, I.; León Vargas, H.; Lévai, P.; Li, X.; Lietava, R.; Lindal, S.; Lindenstruth, V.; Lippmann, C.; Lisa, M. A.; Liu, L.; Loggins, V. R.; Loginov, V.; Lohn, S.; Lohner, D.; Loizides, C.; Lopez, X.; López Noriega, M.; López Torres, E.; Løvhøiden, G.; X. G., Lu; Luettig, P.; Lunardon, M.; Luparello, G.; Luquin, L.; Luzzi, C.; Ma, K.; Ma, R.; Madagodahettige Don, D. M.; Maevskaya, A.; Mager, M.; Mahapatra, D. P.; Maire, A.; Malaev, M.; Maldonado Cervantes, I.; Malinina, L.; Mal'Kevich, D.; Malzacher, P.; Mamonov, A.; Manceau, L.; Mangotra, L.; Manko, V.; Manso, F.; Manzari, V.; Mao, Y.; Mare, J.; Margagliotti, Giacomo; Margotti, A.; Marín, A.; Martashvili, I.; Martinengo, P.; Martínez, M. I.; Martínez Davalos, A.; Martínez García, G.; Martynov, Y.; Mas, A.; Masciocchi, S.; Masera, M.; Masoni, A.; Massacrier, L.; Mastromarco, M.; Mastroserio, A.; Matthews, Z. L.; Matyja, A.; Mayani, D.; Mazza, G.; Mazzoni, M. A.; Meddi, F.; Menchaca Rocha, A.; Mendez Lorenzo, P.; Mercado Pérez, J.; Mereu, P.; Miake, Y.; Midori, J.; Milano, L.; Milosevic, J.; Mischke, A.; Miakowiec, D.; Mitu, C.; Mlynarz, J.; Mohanty, B.; Molnar, L.; Montaño Zetina, L.; Monteno, M.; Montes, E.; Morando, M.; Moreira De Godoy, D. A.; Moretto, S.; Morsch, A.; Muccifora, V.; Mudnic, E.; Müller, H.; Muhuri, S.; Munhoz, M. G.; Munoz, J.; Musa, L.; Musso, A.; Nandi, B. K.; Nania, R.; Nappi, E.; Nattrass, C.; Navach, F.; Navin, S.; Nayak, T. K.; Nazarenko, S.; Nazarov, G.; Nedosekin, A.; Nendaz, F.; Newby, J.; Nicassio, M.; Nielsen, B. S.; Nikolaev, S.; Nikolic, V.; Nikulin, S.; Nikulin, V.; Nilsen, B. S.; Nilsson, M. S.; Noferini, F.; Nooren, G.; Novitzky, N.; Nyanin, A.; Nyatha, A.; Nygaard, C.; Nystrand, J.; Obayashi, H.; Ochirov, A.; Oeschler, H.; S. K., Oh; Oleniacz, J.; Oppedisano, C.; Ortiz Velasquez, A.; Ortona, G.; Oskarsson, A.; Ostrowski, P.; Otterlund, I.; Otwinowski, J.; Øvrebekk, G.; Oyama, K.; Ozawa, K.; Pachmayer, Y.; Pachr, M.; Padilla, F.; Pagano, P.; Paić, G.; Painke, F.; Pajares, C.; Pal, S.; Pal, S. K.; Palaha, A.; Palmeri, A.; Pappalardo, G. S.; Park, W. J.; Paticchio, V.; Pavlinov, A.; Pawlak, T.; Peitzmann, T.; Peresunko, D.; Pérez Lara, C. E.; Perini, D.; Perrino, D.; Peryt, W.; Pesci, A.; Peskov, V.; Pestov, Y.; Peters, A. J.; Petráček, V.; Petris, M.; Petrov, P.; Petrovici, M.; Petta, C.; Piano, Stefano; Piccotti, A.; Pikna, M.; Pillot, P.; Pinazza, O.; Pinsky, L.; Pitz, N.; Piuz, F.; Piyarathna, D. B.; Platt, R.; Płoskoń, M.; Pluta, J.; Pocheptsov, T.; Pochybova, S.; Podesta Lerma, P. L. M.; Poghosyan, M. G.; Polák, K.; Polichtchouk, B.; Pop, A.; Pospíil, V.; Potukuchi, B.; Prasad, S. K.; Preghenella, R.; Prino, F.; Pruneau, C. A.; Pshenichnov, I.; Puddu, G.; Pulvirenti, A.; Punin, V.; Puti, M.; Putschke, J.; Quercigh, E.; Qvigstad, H.; Rachevski, A.; Rademakers, A.; Rademakers, O.; Radomski, S.; Räihä, T. S.; Rak, J.; Rakotozafindrabe, A.; Ramello, L.; Ramírez Reyes, A.; Rammler, M.; Raniwala, R.; Raniwala, S.; Räsänen, S. S.; Read, K. F.; Real, J. S.; Redlich, K.; Renfordt, R.; Reolon, A. R.; Reshetin, A.; Rettig, F.; Revol, J. P.; Reygers, K.; Ricaud, H.; Riccati, L.; Ricci, R. A.; Richter, M.; Riedler, P.; Riegler, W.; Riggi, F.; Rivetti, A.; Rodríguez Cahuantzi, M.; Rohr, D.; Röhrich, D.; Romita, R.; Ronchetti, F.; Rosinský, P.; Rosnet, P.; Rossegger, S.; Rossi, A.; Roukoutakis, F.; Rousseau, S.; Roy, C.; Roy, P.; Rubio Montero, A. J.; Rui, Rinaldo; Rusanov, I.; Ryabinkin, E.; Rybicki, A.; Sadovsky, S.; Aafařík, K.; Sahoo, R.; Sahu, P. K.; Saiz, P.; Sakai, S.; Sakata, D.; Salgado, C. A.; Samanta, T.; Sambyal, S.; Samsonov, V.; Aándor, L.; Sandoval, A.; Sano, M.; Sano, S.; Santo, R.; Santoro, R.; Sarkamo, J.; Saturnini, P.; Scapparone, E.; Scarlassara, F.; Scharenberg, R. P.; Schiaua, C.; Schicker, R.; Schmidt, C.; Schmidt, H. R.; Schreiner, S.; Schuchmann, S.; Schukraft, J.; Schutz, Y.; Schwarz, K.; Schweda, K.; Scioli, G.; Scomparin, E.; Scott, P. A.; Scott, R.; Segato, G.; Senyukov, S.; Seo, J.; Serci, S.; Serradilla, E.; Sevcenco, A.; Shabratova, G.; Shahoyan, R.; Sharma, N.; Sharma, S.; Shigaki, K.; Shimomura, M.; Shtejer, K.; Sibiriak, Y.; Siciliano, M.; Sicking, E.; Siemiarczuk, T.; Silenzi, A.; Silvermyr, D.; Simonetti, G.; Singaraju, R.; Singh, R.; Sinha, B. C.; Sinha, T.; Sitar, B.; Sitta, M.; Skaali, T. B.; Skjerdal, K.; Smakal, R.; Smirnov, N.; Snellings, R.; Søgaard, C.; Soloviev, A.; Soltz, R.; Son, H.; Song, M.; Soos, C.; Soramel, F.; Spyropoulou Stassinaki, M.; Srivastava, B. K.; Stachel, J.; Stan, I.; Stefanek, G.; Stefanini, G.; Steinbeck, T.; Stenlund, E.; Steyn, G.; Stocco, D.; Stock, R.; Stolpovskiy, M.; Strmen, P.; Suaide, A. A. P.; Subieta Vásquez, M. A.; Sugitate, T.; Suire, C.; Aumbera, M.; Susa, T.; Swoboda, D.; Symons, T. J. M.; Szanto De Toledo, A.; Szarka, I.; Szostak, A.; Tagridis, C.; Takahashi, J.; Tapia Takaki, J. D.; Tauro, A.; Tavlet, M.; Tejeda Muñoz, G.; Telesca, A.; Terrevoli, C.; Thäder, J.; Thomas, D.; Thomas, J. H.; Tieulent, R.; Timmins, A. R.; Tlusty, D.; Toia, A.; Torii, H.; Toscano, L.; Tosello, F.; Traczyk, T.; Truesdale, D.; Trzaska, W. H.; Tumkin, A.; Turrisi, R.; Turvey, A. J.; Tveter, T. S.; Ulery, J.; Ullaland, K.; Uras, A.; Urbán, J.; Urciuoli, G. M.; Usai, G. L.; Vacchi, Andrea; Vala, M.; Valencia Palomo, L.; Vallero, S.; Van Der Kolk, N.; Van Leeuwen, M.; Vande Vyvre, P.; Vannucci, L.; Vargas, A.; Varma, R.; Vasileiou, M.; Vasiliev, A.; Vechernin, V.; Venaruzzo, Massimo; Vercellin, E.; Vergara, S.; Vernet, R.; Verweij, M.; Vickovic, L.; Viesti, G.; Vikhlyantsev, O.; Vilakazi, Z.; Villalobos Baillie, O.; Vinogradov, A.; Vinogradov, L.; Vinogradov, Y.; Virgili, T.; Viyogi, Y. P.; Vodopyanov, A.; Voloshin, K.; Voloshin, S.; Volpe, G.; Von Haller, B.; Vranic, D.; Vrláková, J.; Vulpescu, B.; Wagner, B.; Wagner, V.; Wan, R.; Wang, D.; Wang, Y.; Wang, Y.; Watanabe, K.; Wessels, J. P.; Westerhoff, U.; Wiechula, J.; Wikne, J.; Wilde, M.; Wilk, A.; Wilk, G.; Williams, M. C. S.; Windelband, B.; Yang, H.; Yasnopolskiy, S.; Yi, J.; Yin, Z.; Yokoyama, H.; Yoo, I. K.; Yuan, X.; Yushmanov, I.; Zabrodin, E.; Zampolli, C.; Zaporozhets, S.; Zarochentsev, A.; Závada, P.; Zbroszczyk, H.; Zelnicek, P.; Zenin, A.; Zgura, I.; Zhalov, M.; Zhang, X.; Zhou, D.; Zhu, X.; Zichichi, A.; Zinovjev, G.; Zoccarato, Y.; Zynovyev, M.

doi:10.1103/PhysRevD.84.112004

We report on the high statistics two-pion correlation functions from pp collisions at root s = 0.9 TeV and root s = 7 TeV, measured by the ALICE experiment at the Large Hadron Collider. The correlation functions as well as the extracted source radii scale with event multiplicity and pair momentum. When analyzed in the same multiplicity and pair transverse momentum range, the correlation is similar at the two collision energies. A three-dimensional femtoscopic analysis shows an increase of the emission zone with increasing event multiplicity as well as decreasing homogeneity lengths with increasing transverse momentum. The latter trend gets more pronounced as multiplicity increases. This suggests the development of space-momentum correlations, at least for collisions producing a high multiplicity of particles. We consider these trends in the context of previous femtoscopic studies in high-energy hadron and heavy-ion collisions and discuss possible underlying physics mechanisms. Detailed analysis of the correlation reveals an exponential shape in the outward and longitudinal directions, while the sideward remains a Gaussian. This is interpreted as a result of a significant contribution of strongly decaying resonances to the emission region shape. Significant nonfemtoscopic correlations are observed, and are argued to be the consequence of "mini-jet"-like structures extending to low p(t). They are well reproduced by the Monte-Carlo generators and seen also in pi(+)pi(-) correlations.