Creation of quark–gluon plasma droplets with three distinct geometries
C. Aidala
,
Y. Akiba
,
M. Alfred
,
V. Andrieux
,
K. Aoki
,
N. Apadula
,
H. Asano
,
C. Ayuso
,
B. Azmoun
,
V. Babintsev
,
A. Bagoly
,
N.S. Bandara
,
K.N. Barish
,
S. Bathe
,
A. Bazilevsky
,
M. Beaumier
,
R. Belmont
,
A. Berdnikov
,
Y. Berdnikov
,
D.S. Blau
,
M. Boer
,
J.S. Bok
,
M.L. Brooks
,
J. Bryslawskyj
,
V. Bumazhnov
,
C. Butler
,
S. Campbell
,
V. Canoa Roman
,
R. Cervantes
,
C.Y. Chi
,
M. Chiu
,
I.J. Choi
,
J.B. Choi
,
Z. Citron
,
M. Connors
,
N. Cronin
,
M. Csanád
,
T. Csörgő
,
T.W. Danley
,
M.S. Daugherity
,
G. David
,
K. Deblasio
,
K. Dehmelt
,
A. Denisov
,
A. Deshpande
,
E.J. Desmond
,
A. Dion
,
D. Dixit
,
L.D. Liu
,
J.H. Do
,
A. Drees
,
K.A. Drees
,
M. Dumancic
,
J.M. Durham
,
A. Durum
,
T. Elder
,
A. Enokizono
,
H. En'Yo
,
S. Esumi
,
B. Fadem
,
W. Fan
,
N. Feege
,
D.E. Fields
,
M. Finger
,
S.L. Fokin
,
J.E. Frantz
,
A. Franz
,
A.D. Frawley
,
Y. Fukuda
,
C. Gal
,
P. Gallus
,
P. Garg
,
H. Ge
,
F. Giordano
,
Y. Goto
,
N. Grau
,
S.V. Greene
,
M. Grosse Perdekamp
,
T. Gunji
,
H. Guragain
,
T. Hachiya
,
J.S. Haggerty
,
K.I. Hahn
,
H. Hamagaki
,
H.F. Hamilton
,
S.Y. Han
,
J. Hanks
,
S. Hasegawa
,
T.O.S. Haseler
,
X. He
,
T.K. Hemmick
,
J.C. Hill
,
K. Hill
,
A. Hodges
,
R.S. Hollis
,
K. Homma
,
B. Hong
,
T. Hoshino
,
N. Hotvedt
,
J. Huang
,
S. Huang
,
K. Imai
,
J. Imrek
,
M. Inaba
,
A. Iordanova
,
D. Isenhower
,
Y. Ito
,
D. Ivanishchev
,
B.V. Jacak
,
M. Jezghani
,
Z. Ji
,
X. Jiang
,
B.M. Johnson
,
V. Jorjadze
,
D. Jouan
(1)
,
D.S. Jumper
,
J.H. Kang
,
D. Kapukchyan
,
S. Karthas
,
D. Kawall
,
A.V. Kazantsev
,
V. Khachatryan
,
A. Khanzadeev
,
C. Kim
,
D.J. Kim
,
E.-J. Kim
,
M.H. Kim
,
D. Kincses
,
E. Kistenev
,
J. Klatsky
,
P. Kline
,
T. Koblesky
,
D. Kotov
,
S. Kudo
,
K. Kurita
,
Y. Kwon
,
J.G. Lajoie
,
E.O. Lallow
,
A. Lebedev
,
S.H. Lee
,
M.J. Leitch
,
Y.H. Leung
,
N.A. Lewis
,
X. Li
,
S.H. Lim
,
M.X. Liu
,
V.-R. Loggins
,
S. Lökös
,
K. Lovasz
,
D. Lynch
,
T. Majoros
,
Y.I. Makdisi
,
M. Makek
,
M. Malaev
,
V.I. Manko
,
E. Mannel
,
H. Masuda
,
M. Mccumber
,
P.L. Mcgaughey
,
D. Mcglinchey
,
C. Mckinney
,
M. Mendoza
,
A.C. Mignerey
,
D.E. Mihalik
,
A. Milov
,
D.K. Mishra
,
J.T. Mitchell
,
G. Mitsuka
,
S. Miyasaka
,
S. Mizuno
,
P. Montuenga
,
T. Moon
,
D.P. Morrison
,
S.I. Morrow
,
T. Murakami
,
J. Murata
,
K. Nagai
,
K. Nagashima
,
T. Nagashima
,
J.L. Nagle
,
M.I. Nagy
,
I. Nakagawa
,
H. Nakagomi
,
K. Nakano
,
C. Nattrass
,
T. Niida
,
R. Nouicer
,
T. Novák
,
N. Novitzky
,
R. Novotny
,
A.S. Nyanin
,
E. O'Brien
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C.A. Ogilvie
,
Orjuela Koop
,
J.D. Osborn
,
A. Oskarsson
,
G.J. Ottino
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K. Ozawa
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V. Pantuev
,
V. Papavassiliou
,
J.S. Park
,
S. Park
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S.F. Pate
,
M. Patel
,
W. Peng
,
D.V. Perepelitsa
,
G.D.N. Perera
,
D.Yu. Peressounko
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C.E. Perezlara
,
J. Perry
,
R. Petti
,
M. Phipps
,
C. Pinkenburg
,
R.P. Pisani
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A. Pun
,
M.L. Purschke
,
P.V. Radzevich
,
K.F. Read
,
D. Reynolds
,
V. Riabov
,
Y. Riabov
,
D. Richford
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T. Rinn
,
S.D. Rolnick
,
M. Rosati
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Z. Rowan
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J. Runchey
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A.S. Safonov
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T. Sakaguchi
,
H. Sako
,
V. Samsonov
,
M. Sarsour
,
K. Sato
,
S. Sato
,
B. Schaefer
,
B.K. Schmoll
,
K. Sedgwick
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R. Seidl
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A. Sen
,
R. Seto
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A. Sexton
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D. Sharma
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I. Shein
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T.-A. Shibata
,
K. Shigaki
,
M. Shimomura
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T. Shioya
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P. Shukla
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A. Sickles
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C.L. Silva
,
D. Silvermyr
,
B.K. Singh
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C.P. Singh
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V. Singh
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M.J. Skoby
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M. Slunečka
,
K.L. Smith
,
M. Snowball
,
R.A. Soltz
,
W.E. Sondheim
,
S.P. Sorensen
,
I.V. Sourikova
,
P.W. Stankus
,
S.P. Stoll
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T. Sugitate
,
A. Sukhanov
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T. Sumita
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J. Sun
,
Z. Sun
,
S. Syed
,
J. Sziklai
,
A Takeda
,
K. Tanida
,
M.J. Tannenbaum
,
S. Tarafdar
,
A. Taranenko
,
G. Tarnai
,
R. Tieulent
(2)
,
A. Timilsina
,
T. Todoroki
,
M. Tomášek
,
C.L. Towell
,
R.S. Towell
,
I. Tserruya
,
Y. Ueda
,
B. Ujvari
,
H.W. van Hecke
,
S. Vazquez-Carson
,
J. Velkovska
,
M. Virius
,
V. Vrba
,
N. Vukman
,
X.R. Wang
,
Z. Wang
,
Y.S. Watanabe
,
C.P. Wong
,
C.L. Woody
,
C. Xu
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Q. Xu
,
L. Xue
,
S. Yalcin
,
Y.L. Yamaguchi
,
H. Yamamoto
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A. Yanovich
,
P. Yin
,
J.H. Yoo
,
I. Yoon
,
H. Yu
,
I.E. Yushmanov
,
W.A. Zajc
,
A. Zelenski
,
S. Zharko
,
L. Zou
C. Aidala
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Y. Akiba
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J.S. Bok
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H.W. van Hecke
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Résumé
Experimental studies of the collisions of heavy nuclei at relativistic energies have established the properties of the quark–gluon plasma (QGP), a state of hot, dense nuclear matter in which quarks and gluons are not bound into hadrons1–4. In this state, matter behaves as a nearly inviscid fluid5 that efficiently translates initial spatial anisotropies into correlated momentum anisotropies among the particles produced, creating a common velocity field pattern known as collective flow. In recent years, comparable momentum anisotropies have been measured in small-system proton–proton (p+p) and proton–nucleus (p+A) collisions, despite expectations that the volume and lifetime of the medium produced would be too small to form a QGP. Here we report on the observation of elliptic and triangular flow patterns of charged particles produced in proton–gold (p+Au), deuteron–gold (d+Au) and helium–gold (3He+Au) collisions at a nucleon–nucleon centre-of-mass energy $\sqrt {s_{{\mathrm{NN}}}} = 200$ GeV. The unique combination of three distinct initial geometries and two flow patterns provides unprecedented model discrimination. Hydrodynamical models, which include the formation of a short-lived QGP droplet, provide the best simultaneous description of these measurements.