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Title: Measurement of quark- and gluon-like jet fractions using jet charge in PbPb and pp collisions at 5.02 TeV
A bstract The momentum-weighted sum of the electric charges of particles inside a jet, known as jet charge, is sensitive to the electric charge of the particle initiating the parton shower. This paper presents jet charge distributions in $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} $$ s NN = 5 . 02 TeV lead-lead (PbPb) and proton-proton (pp) collisions recorded with the CMS detector at the LHC. These data correspond to integrated luminosities of 404 μ b − 1 and 27.4 pb − 1 for PbPb and pp collisions, respectively. Leveraging the sensitivity of the jet charge to fundamental differences in the electric charges of quarks and gluons, the jet charge distributions from simulated events are used as templates to extract the quark- and gluon-like jet fractions from data. The modification of these jet fractions is examined by comparing pp and PbPb data as a function of the overlap of the colliding Pb nuclei (centrality). This measurement tests the color charge dependence of jet energy loss due to interactions with the quark-gluon plasma. No significant modification between different centrality classes and with respect to pp results is observed in the extracted quark- and gluon-like jet fractions.
Authors:
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Award ID(s):
1913624
Publication Date:
NSF-PAR ID:
10249580
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2020
Issue:
7
ISSN:
1029-8479
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. A bstract Jet production in lead-lead (PbPb) and proton-proton (pp) collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of 5.02 TeV is studied with the CMS detector at the LHC, using PbPb and pp data samples corresponding to integrated luminosities of 404 μ b − 1 and 27.4 pb − 1 , respectively. Jets with different areas are reconstructed using the anti- k T algorithm by varying the distance parameter R . The measurements are performed using jets with transverse momenta ( p T ) greater than 200 GeV and in a pseudorapidity range of |η| < 2. To reveal the mediummore »modification of the jet spectra in PbPb collisions, the properly normalized ratio of spectra from PbPb and pp data is used to extract jet nuclear modification factors as functions of the PbPb collision centrality, p T and, for the first time, as a function of R up to 1.0. For the most central collisions, a strong suppression is observed for high- p T jets reconstructed with all distance parameters, implying that a significant amount of jet energy is scattered to large angles. The dependence of jet suppression on R is expected to be sensitive to both the jet energy loss mechanism and the medium response, and so the data are compared to several modern event generators and analytic calculations. The models considered do not fully reproduce the data.« less
  2. A bstract Modifications to the distribution of charged particles with respect to high transverse momentum ( p T ) jets passing through a quark-gluon plasma are explored using the CMS detector. Back-to-back dijets are analyzed in lead-lead and proton-proton collisions at $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} $$ s NN = 5 . 02 TeV via correlations of charged particles in bins of relative pseudorapidity and angular distance from the leading and subleading jet axes. In comparing the lead-lead and proton-proton collision results, modifications to the charged-particle relative distance distribution and to the momentum distributions around the jet axis are found to depend onmore »the dijet momentum balance x j , which is the ratio between the subleading and leading jet p T . For events with x j ≈ 1, these modifications are observed for both the leading and subleading jets. However, while subleading jets show significant modifications for events with a larger dijet momentum imbalance, much smaller modifications are found for the leading jets in these events.« less
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