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Title: Measurement of b jet shapes in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 5.02 TeV
A bstract We present the first study of charged-hadron production associated with jets originating from b quarks in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 5.02 TeV. The data sample used in this study was collected with the CMS detector at the CERN LHC and corresponds to an integrated luminosity of 27.4 pb − 1 . To characterize the jet substructure, the differential jet shapes, defined as the normalized transverse momentum distribution of charged hadrons as a function of angular distance from the jet axis, are measured for b jets. In addition to the jet shapes, the per-jet yields of charged particles associated with b jets are also quantified, again as a function of the angular distance with respect to the jet axis. Extracted jet shape and particle yield distributions for b jets are compared with results for inclusive jets, as well as with the predictions from the pythia and herwig++ event generators.  more » « less
Award ID(s):
1913624
NSF-PAR ID:
10249581
Author(s) / Creator(s):
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Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2021
Issue:
5
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. null (Ed.)
    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 on 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. 
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  2. Abstract Jet energy scale and resolution measurements with their associated uncertainties are reported for jets using 36–81 fb $$^{-1}$$ - 1 of proton–proton collision data with a centre-of-mass energy of $$\sqrt{s}=13$$ s = 13   $${\text {Te}}{\text {V}}$$ TeV collected by the ATLAS detector at the LHC. Jets are reconstructed using two different input types: topo-clusters formed from energy deposits in calorimeter cells, as well as an algorithmic combination of charged-particle tracks with those topo-clusters, referred to as the ATLAS particle-flow reconstruction method. The anti- $$k_t$$ k t jet algorithm with radius parameter $$R=0.4$$ R = 0.4 is the primary jet definition used for both jet types. This result presents new jet energy scale and resolution measurements in the high pile-up conditions of late LHC Run 2 as well as a full calibration of particle-flow jets in ATLAS. Jets are initially calibrated using a sequence of simulation-based corrections. Next, several in situ techniques are employed to correct for differences between data and simulation and to measure the resolution of jets. The systematic uncertainties in the jet energy scale for central jets ( $$|\eta |<1.2$$ | η | < 1.2 ) vary from 1% for a wide range of high- $$p_{{\text {T}}}$$ p T jets ( $$2502.5~{\text {Te}}{\text {V}}$$ > 2.5 TeV ). The relative jet energy resolution is measured and ranges from ( $$24 \pm 1.5$$ 24 ± 1.5 )% at 20  $${\text {Ge}}{\text {V}}$$ GeV to ( $$6 \pm 0.5$$ 6 ± 0.5 )% at 300  $${\text {Ge}}{\text {V}}$$ GeV . 
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  3. A bstract A measurement of inclusive four-jet production in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV is presented. The transverse momenta of jets within |η| < 4 . 7 are required to exceed 35, 30, 25, and 20 GeV for the first-, second-, third-, and fourth-leading jet, respectively. Differential cross sections are measured as functions of the jet transverse momentum, jet pseudorapidity, and several other observables that describe the angular correlations between the jets. The measured distributions show sensitivity to different aspects of the underlying event, parton shower modeling, and matrix element calculations. In particular, the interplay between angular correlations caused by parton shower and double-parton scattering contributions is shown to be important. The double-parton scattering contribution is extracted by means of a template fit to the data, using distributions for single-parton scattering obtained from Monte Carlo event generators and a double-parton scattering distribution constructed from inclusive single-jet events in data. The effective double-parton scattering cross section is calculated and discussed in view of previous measurements and of its dependence on the models used to describe the single- parton scattering background. 
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  4. A bstract Jet fragmentation transverse momentum ( j T ) distributions are measured in proton-proton (pp) and proton-lead (p-Pb) collisions at $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} $$ s NN = 5 . 02 TeV with the ALICE experiment at the LHC. Jets are reconstructed with the ALICE tracking detectors and electromagnetic calorimeter using the anti- k T algorithm with resolution parameter R = 0 . 4 in the pseudorapidity range |η| < 0 . 25. The j T values are calculated for charged particles inside a fixed cone with a radius R = 0 . 4 around the reconstructed jet axis. The measured j T distributions are compared with a variety of parton-shower models. Herwig and P ythia 8 based models describe the data well for the higher j T region, while they underestimate the lower j T region. The j T distributions are further characterised by fitting them with a function composed of an inverse gamma function for higher j T values (called the “wide component”), related to the perturbative component of the fragmentation process, and with a Gaussian for lower j T values (called the “narrow component”), predominantly connected to the hadronisation process. The width of the Gaussian has only a weak dependence on jet transverse momentum, while that of the inverse gamma function increases with increasing jet transverse momentum. For the narrow component, the measured trends are successfully described by all models except for Herwig. For the wide component, Herwig and PYTHIA 8 based models slightly underestimate the data for the higher jet transverse momentum region. These measurements set constraints on models of jet fragmentation and hadronisation. 
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  5. null (Ed.)
    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 medium 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. 
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