This Letter presents the first experimental evidence of the attractive strong interaction between a proton and a φ meson. The result is obtained from two-particle correlations of combined p-φ p¯-φ pairs measured in high-multiplicity pp collisions at s=13 TeV by the ALICE Collaboration. The spin-averaged scattering length and effective range of the p-φ interaction are extracted from the fully corrected correlation function employing the Lednický-Lyuboshits approach. In particular, the imaginary part of the scattering length vanishes within uncertainties, indicating that inelastic processes do not play a prominent role for the p-φ interaction. These data demonstrate that the interaction is dominated by elastic p-φ scattering. Furthermore, an analysis employing phenomenological Gaussian- and Yukawa-type potentials is conducted. Under the assumption of the latter, the N-φ coupling constant is found to be gN-φ=0.14±0.03(stat)±0.02(syst). This work provides valuable experimental input to accomplish a self-consistent description of the N-φ interaction, which is particularly relevant for the more fundamental studies on partial restoration of chiral symmetry in nuclear medium.

Experimental Evidence for an Attractive p-φ Interaction

Alici A.;Arcelli S.;Bellini F.;Carnesecchi F.;Cifarelli L.;Colocci M.;Ercolessi F.;Giacalone M.;Jacazio N.;Rubini N.;Scioli G.;
2021

Abstract

This Letter presents the first experimental evidence of the attractive strong interaction between a proton and a φ meson. The result is obtained from two-particle correlations of combined p-φ p¯-φ pairs measured in high-multiplicity pp collisions at s=13 TeV by the ALICE Collaboration. The spin-averaged scattering length and effective range of the p-φ interaction are extracted from the fully corrected correlation function employing the Lednický-Lyuboshits approach. In particular, the imaginary part of the scattering length vanishes within uncertainties, indicating that inelastic processes do not play a prominent role for the p-φ interaction. These data demonstrate that the interaction is dominated by elastic p-φ scattering. Furthermore, an analysis employing phenomenological Gaussian- and Yukawa-type potentials is conducted. Under the assumption of the latter, the N-φ coupling constant is found to be gN-φ=0.14±0.03(stat)±0.02(syst). This work provides valuable experimental input to accomplish a self-consistent description of the N-φ interaction, which is particularly relevant for the more fundamental studies on partial restoration of chiral symmetry in nuclear medium.
Acharya S.; Adamova D.; Adler A.; Adolfsson J.; Aglieri Rinella G.; Agnello M.; Agrawal N.; Ahammed Z.; Ahmad S.; Ahn S.U.; Ahuja I.; Akbar Z.; Akindinov A.; Al-Turany M.; Alam S.N.; Aleksandrov D.; Alessandro B.; Alfanda H.M.; Alfaro Molina R.; Ali B.; Ali Y.; Alici A.; Alizadehvandchali N.; Alkin A.; Alme J.; Alt T.; Altenkamper L.; Altsybeev I.; Anaam M.N.; Andrei C.; Andreou D.; Andronic A.; Angeletti M.; Anguelov V.; Antinori F.; Antonioli P.; Anuj C.; Apadula N.; Aphecetche L.; Appelshauser H.; Arcelli S.; Arnaldi R.; Arsene I.C.; Arslandok M.; Augustinus A.; Averbeck R.; Aziz S.; Azmi M.D.; Badala A.; Baek Y.W.; Bai X.; Bailhache R.; Bailung Y.; Bala R.; Balbino A.; Baldisseri A.; Balis B.; Ball M.; Banerjee D.; Barbera R.; Barioglio L.; Barlou M.; Barnafoldi G.G.; Barnby L.S.; Barret V.; Bartels C.; Barth K.; Bartsch E.; Baruffaldi F.; Bastid N.; Basu S.; Batigne G.; Batyunya B.; Bauri D.; Bazo Alba J.L.; Bearden I.G.; Beattie C.; Belikov I.; Bell Hechavarria A.D.C.; Bellini F.; 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Nath A.; Nattrass C.; Neagu A.; Nellen L.; Nesbo S.V.; Neskovic G.; Nesterov D.; Nielsen B.S.; Nikolaev S.; Nikulin S.; Nikulin V.; Noferini F.; Noh S.; Nomokonov P.; Norman J.; Novitzky N.; Nowakowski P.; Nyanin A.; Nystrand J.; Ogino M.; Ohlson A.; Okorokov V.A.; Oleniacz J.; Oliveira Da Silva A.C.; Oliver M.H.; Onnerstad A.; Oppedisano C.; Ortiz Velasquez A.; Osako T.; Oskarsson A.; Otwinowski J.; Oyama K.; Pachmayer Y.; Padhan S.; Pagano D.; Paic G.; Palasciano A.; Pan J.; Panebianco S.; Pareek P.; Park J.; Parkkila J.E.; Pathak S.P.; Patra R.N.; Paul B.; Pazzini J.; Pei H.; Peitzmann T.; Peng X.; Pereira L.G.; Pereira Da Costa H.; Peresunko D.; Perez G.M.; Perrin S.; Pestov Y.; Petracek V.; Petrovici M.; Pezzi R.P.; Piano S.; Pikna M.; Pillot P.; Pinazza O.; Pinsky L.; Pinto C.; Pisano S.; Ploskon M.; Planinic M.; Pliquett F.; Poghosyan M.G.; Polichtchouk B.; Politano S.; Poljak N.; Pop A.; Porteboeuf-Houssais S.; Porter J.; Pozdniakov V.; Prasad S.K.; Preghenella R.; Prino F.; Pruneau C.A.; Pshenichnov I.; Puccio M.; Qiu S.; Quaglia L.; Quishpe R.E.; Ragoni S.; Rakotozafindrabe A.; Ramello L.; Rami F.; Ramirez S.A.R.; Ramos A.G.T.; Rancien T.A.; Raniwala R.; Raniwala S.; Rasanen S.S.; Rath R.; Ravasenga I.; Read K.F.; Redelbach A.R.; Redlich K.; Rehman A.; Reichelt P.; Reidt F.; Reme-Ness H.A.; Renfordt R.; Rescakova Z.; Reygers K.; Riabov A.; Riabov V.; Richert T.; Richter M.; Riegler W.; Riggi F.; Ristea C.; Rode S.P.; Rodriguez Cahuantzi M.; Roed K.; Rogalev R.; Rogochaya E.; Rogoschinski T.S.; Rohr D.; Rohrich D.; Rojas P.F.; Rokita P.S.; Ronchetti F.; Rosano A.; Rosas E.D.; Rossi A.; Rotondi A.; Roy A.; Roy P.; Roy S.; Rubini N.; Rueda O.V.; Rui R.; Rumyantsev B.; Russek P.G.; Rustamov A.; Ryabinkin E.; Ryabov Y.; Rybicki A.; Rytkonen H.; Rzesa W.; Saarimaki O.A.M.; Sadek R.; Sadovsky S.; Saetre J.; Safarik K.; Saha S.K.; Saha S.; Sahoo B.; Sahoo P.; Sahoo R.; Sahoo S.; Sahu D.; Sahu P.K.; Saini J.; Sakai S.; Sambyal S.; Samsonov V.; Sarkar D.; Sarkar N.; Sarma P.; Sarti V.M.; Sas M.H.P.; Schambach J.; Scheid H.S.; Schiaua C.; Schicker R.; Schmah A.; Schmidt C.; Schmidt H.R.; Schmidt M.O.; Schmidt M.; Schmidt N.V.; Schmier A.R.; Schotter R.; Schukraft J.; Schutz Y.; Schwarz K.; Schweda K.; Scioli G.; Scomparin E.; Seger J.E.; Sekiguchi Y.; Sekihata D.; Selyuzhenkov I.; Senyukov S.; Seo J.J.; Serebryakov D.; Serksnyte L.; Sevcenco A.; Shaba T.J.; Shabanov A.; Shabetai A.; Shahoyan R.; Shaikh W.; Shangaraev A.; Sharma A.; Sharma H.; Sharma M.; Sharma N.; Sharma S.; Sheibani O.; Shigaki K.; Shimomura M.; Shirinkin S.; Shou Q.; Sibiriak Y.; Siddhanta S.; Siemiarczuk T.; Silva T.F.; Silvermyr D.; Simonetti G.; Singh B.; Singh R.; Singh R.; Singh R.; Singh V.K.; Singhal V.; Sinha T.; Sitar B.; Sitta M.; Skaali T.B.; Skorodumovs G.; Slupecki M.; Smirnov N.; Snellings R.J.M.; Soncco C.; Song J.; Songmoolnak A.; Soramel F.; Sorensen S.; Sputowska I.; Stachel J.; Stan I.; Steffanic P.J.; Stiefelmaier S.F.; Stocco D.; Storehaug I.; Storetvedt M.M.; Stylianidis C.P.; Suaide A.A.P.; Sugitate T.; Suire C.; Suljic M.; Sultanov R.; Sumbera M.; Sumberia V.; Sumowidagdo S.; Swain S.; Szabo A.; Szarka I.; Tabassam U.; Taghavi S.F.; Taillepied G.; Takahashi J.; Tambave G.J.; Tang S.; Tang Z.; Tarhini M.; Tarzila M.G.; Tauro A.; Tejeda Munoz G.; Telesca A.; Terlizzi L.; Terrevoli C.; Tersimonov G.; Thakur S.; Thomas D.; Tieulent R.; Tikhonov A.; Timmins A.R.; Tkacik M.; Toia A.; Topilskaya N.; Toppi M.; Torales-Acosta F.; Tork T.; Cruz-Torres R.; Torres S.R.; Trifiro A.; Tripathy S.; Tripathy T.; Trogolo S.; Trombetta G.; Trubnikov V.; Trzaska W.H.; Trzcinski T.P.; Trzeciak B.A.; Tumkin A.; Turrisi R.; Tveter T.S.; Ullaland K.; Uras A.; Urioni M.; Usai G.L.; Vala M.; Valle N.; Vallero S.; Van Der Kolk N.; Van Doremalen L.V.R.; Van Leeuwen M.; Vande Vyvre P.; Varga D.; Varga Z.; Varga-Kofarago M.; Vargas A.; Vasileiou M.; Vasiliev A.; Vazquez Doce O.; Vechernin V.; Vercellin E.; Vergara Limon S.; Vermunt L.; Vertesi R.; Verweij M.; Vickovic L.; Vilakazi Z.; Villalobos Baillie O.; Vino G.; Vinogradov A.; Virgili T.; Vislavicius V.; Vodopyanov A.; Volkel B.; Volkl M.A.; Voloshin K.; Voloshin S.A.; Volpe G.; Von Haller B.; Vorobyev I.; Voscek D.; Vrlakova J.; Wagner B.; Wang C.; Wang D.; Weber M.; Weelden R.J.G.V.; Wegrzynek A.; Wenzel S.C.; Wessels J.P.; Wiechula J.; Wikne J.; Wilk G.; Wilkinson J.; Willems G.A.; Willsher E.; Windelband B.; Winn M.; Witt W.E.; Wright J.R.; Wu W.; Wu Y.; Xu R.; Yalcin S.; Yamaguchi Y.; Yamakawa K.; Yang S.; Yano S.; Yin Z.; Yokoyama H.; Yoo I.-K.; Yoon J.H.; Yuan S.; Yuncu A.; Zaccolo V.; Zaman A.; Zampolli C.; Zanoli H.J.C.; Zardoshti N.; Zarochentsev A.; Zavada P.; Zaviyalov N.; Zbroszczyk H.; Zhalov M.; Zhang S.; Zhang X.; Zhang Y.; Zherebchevskii V.; Zhi Y.; Zhou D.; Zhou Y.; Zhu J.; Zhu Y.; Zichichi A.; Zinovjev G.; Zurlo N.
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