Precision Measurement of Net-Proton-Number Fluctuations in Au+Au Collisions at RHIC

Aboona, B.  e.; Adam, J.; Adamczyk, L.; Aggarwal, I.; Aggarwal, M.  m.; Ahammed, Z.; Alshammri, A.  k.; Aschenauer, E.  c.; Aslam, S.; Atchison, J.; Bairathi, V.; Bao, X.; Barish, K.; Behera, S.; Bellwied, R.; Bhagat, P.; Bhasin, A.; Bhatta, S.; Bhosale, S.  r.; Bielcik, J.; Bielcikova, J.; Brandenburg, J.  d.; Broodo, C.; Cai, X.  z.; Caines, H.; Sánchez, M. Calderón De La Barca; Cebra, D.; Ceska, J.; Chakaberia, I.; Chaloupka, P.; Chan, B.  k.; Chang, Z.; Chatterjee, A.; Chen, D.; Chen, J.; Chen, J.  h.; Chen, Q.; Chen, Z.; Cheng, J.; Cheng, Y.; Christie, W.; Chu, X.; Corey, S.; Crawford, H.  j.; Csanád, M.; Dale-Gau, G.; Das, A.; Deppner, I.  m.; Deshpande, A.; Dhamija, A.; Dimri, A.; Dixit, P.; Dong, X.; Drachenberg, J.  l.; Duckworth, E.; Dunlop, J.  c.; Engelage, J.; Eppley, G.; Esumi, S.; Evdokimov, O.; Eyser, O.; Fatemi, R.; Fazio, S.; Feng, Y.; Finch, E.; Fisyak, Y.; Flor, F.  a.; Fu, C.; Fu, T.; Gagliardi, C.  a.; Galatyuk, T.; Gao, T.; Geurts, F.; Ghimire, N.; Gibson, A.; Gopal, K.; Gou, X.; Grosnick, D.; Gu, A.; Gupta, A.; Guryn, W.; Hamed, A.; Hamilton, R.  j.; Han, X.; Harabasz, S.; Harasty, M.  d.; Harris, J.  w.; Harrison-Smith, H.; Havener, L.  b.; X.  h., He; He, Y.; Herrmann, N.; Holub, L.; Hu, C.; Hu, Q.; Hu, Y.; Huang, H.; Huang, H.  z.; Huang, S.  l.; Huang, T.; Huang, Y.; Huang, Y.; Humanic, T.  j.; Isshiki, M.; Jacobs, W.  w.; Jalotra, A.; Jena, C.; Jentsch, A.; Ji, Y.; Jia, J.; Jin, C.; Jindal, N.; Ju, X.; Judd, E.  g.; Kabana, S.; Kalinkin, D.; Kang, K.; Kapukchyan, D.; Kauder, K.; Keane, D.; Kesler, M.; Khanal, A.; Khyzhniak, Y.  v.; Kikoła, D.  p.; Kim, J.; Kincses, D.; Kisel, I.; Kiselev, A.; Knospe, A.  g.; Kołaś, J.; Korodi, B.; Kosarzewski, L.  k.; Kumar, L.; Labonte, M.  c.; Lacey, R.; Landgraf, J.  m.; Larson, C.; Lauret, J.; Lebedev, A.; Lee, J.  h.; Leung, Y.  h.; Li, C.; Li, D.; H-S., Li; Li, H.; Li, H.; Li, W.; Li, X.; Li, X.; Li, Y.; Li, Z.; Li, Z.; Liang, X.; Liang, Y.; Licenik, R.; Lin, T.; Lin, Y.; Lisa, M.  a.; Liu, C.; Liu, G.; Liu, H.; Liu, L.; Liu, Z.; Ljubicic, T.; Lomicky, O.; Longacre, R.  s.; Loyd, E.  m.; Lu, T.; Luo, J.; Luo, X.  f.; Ma, L.; Ma, R.; Y.  g., Ma; Magdy, N.; Mallick, D.; Manikandhan, R.; Margetis, S.; Markert, C.; Matonoha, O.; Mezhanska, O.; Mi, K.; Mioduszewski, S.; Mohanty, B.; Mondal, B.; Mondal, M.  m.; Mooney, I.; Mrazkova, J.; Nagy, M.  i.; Naim, C.  j.; Nain, A.  s.; Nam, J.  d.; Nasim, M.; Nasrulloh, H.; Neff, D.; Nelson, J.  m.; Nie, M.; Nigmatkulov, G.; Niida, T.; Nonaka, T.; Odyniec, G.; Ogawa, A.; Oh, S.; Okubo, K.; Page, B.  s.; Pal, S.; Pandav, A.; Panday, A.; Pandey, A.  k.; Pani, T.; Paul, A.; Paul, S.; Pawlowska, D.; Perkins, C.; Pluta, J.; Pokhrel, B.  r.; Pinto, I.  d. Ponce; Posik, M.; Pottebaum, E.; Prodhan, S.; Protzman, T.  l.; Prozorov, A.; Prozorova, V.; Pruthi, N.  k.; Przybycien, M.; Putschke, J.; Qin, Z.; Qiu, H.; Racz, C.; Radhakrishnan, S.  k.; Rana, A.; Ray, R.  l.; Reed, R.; Robertson, C.  w.; Robotkova, M.; Aguilar, M.  a. Rosales; Roy, D.; Chowdhury, P. Roy; Ruan, L.; Sahoo, A.  k.; Sahoo, N.  r.; Sako, H.; Salur, S.; Sambyal, S.  s.; Sandhu, J.  k.; Sato, S.; Schaefer, B.  c.; Schmitz, N.; Seck, F-J.; Seger, J.; Seto, R.; Seyboth, P.; Shah, N.; Shanmuganathan, P.  v.; Shao, T.; Sharma, M.; Sharma, N.; Sharma, R.; Sharma, S.  r.; Sheikh, A.  i.; Shen, D.; Shen, D.  y.; Shen, K.; Shi, S.; Shi, Y.; Si, F.; Singh, J.; Singha, S.; Sinha, P.; Skoby, M.  j.; Smirnov, N.; Söhngen, Y.; Song, Y.; Stanislaus, T.  d.  s.; Stefaniak, M.; Su, Y.; Sumbera, M.; Sun, X.; Sun, Y.; Surrow, B.; Svoboda, M.; Sweger, Z.  w.; Tamis, A.  c.; Tang, A.  h.; Tang, Z.; Tarnowsky, T.; Thomas, J.  h.; Timmins, A.  r.; Tlusty, D.; Todoroki, T.; Valladares, D. Torres; Trentalange, S.; Tribedy, P.; Tripathy, S.  k.; Truhlar, T.; Trzeciak, B.  a.; Tsai, O.  d.; Tsang, C.  y.; Tu, Z.; Tyler, J.; Ullrich, T.; Underwood, D.  g.; Van Buren, G.; Vanek, J.; Vassiliev, I.; Videbæk, F.; Voloshin, S.  a.; Wang, F.; Wang, G.; Wang, J.  s.; Wang, J.; Wang, K.; Wang, X.; Wang, Y.; Wang, Y.; Wang, Y.; Wang, Z.; Watroba, A.  j.; Webb, J.  c.; Weidenkaff, P.  c.; Westfall, G.  d.; Wielanek, D.; Wieman, H.; Wilks, G.; Wissink, S.  w.; Witt, R.; Wong, C.  p.; Wu, J.; Wu, J.; Wu, X.; Wu, X.; Xi, B.; Xiao, Z.  g.; Xie, G.; Xie, W.; Xu, H.; Xu, N.; Q.  h., Xu; Xu, Y.; Xu, Y.; Xu, Z.; Xu, Z.; Yan, G.; Yan, Z.; Yang, C.; Yang, Q.; Yang, S.; Yang, Y.; Ye, Z.; Ye, Z.; Yi, L.; Yu, Y.; Zbroszczyk, H.; Zha, W.; Zhang, C.; Zhang, D.; Zhang, J.; Zhang, S.; Zhang, W.; Zhang, X.; Zhang, Y.; Zhang, Y.; Zhang, Y.; Zhang, Y.; Zhang, Z.; Zhang, Z.; Zhao, F.; Zhao, J.; Zhao, M.; Zhou, S.; Zhou, Y.; Zhu, X.; Zurek, M.; Zyzak, M.; Null, Null

doi:10.1103/9l69-2d7p

We report precision measurements on cumulants (Cn) and factorial cumulants (κn) of (net) proton number distributions up to fourth order in Au+Au collisions over center-of-mass energies sNN=7.7-27 GeV from phase II of the Beam Energy Scan program at RHIC. (Anti)protons are selected at midrapidity (|y|<0.5) within a transverse momentum range of 0.4<2.0 GeV/c. Relative to various noncritical-point model calculations and peripheral collision 70%-80% data, the net proton C4/C2 measurement in 0%-5% collisions shows a minimum around 19.6 GeV for significance of deviation at ∼2-5σ. A minimum in C4/C2 with respect to a noncritical baseline is expected to be a characteristic feature of the signature associated with a critical point in the QCD phase diagram. In addition, deviations from noncritical baselines around the same collision energy region are also seen in proton factorial cumulant ratios, especially in κ2/κ1 and κ3/κ1. Dynamical model calculations including a critical point are called for in order to understand these precision measurements.