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Title: In-medium modification of dijets in PbPb collisions at $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} $$ = 5.02 TeV
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.  more » « less
Award ID(s):
1913624
PAR ID:
10249916
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. A<sc>bstract</sc> The first measurement of the dijet transverse momentum balancexjin proton-lead (pPb) collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of$$\sqrt{{s}_{\text{NN}}}$$= 8.16 TeV is presented. Thexjobservable, defined as the ratio of the subleading over leading jet transverse momentum in a dijet pair, is used to search for jet quenching effects. The data, corresponding to an integrated luminosity of 174.6 nb−1, were collected with the CMS detector in 2016. Thexjdistributions and their average values are studied as functions of the charged-particle multiplicity of the events and for various dijet rapidity selections. The latter enables probing hard scattering of partons carrying distinct nucleon momentum fractionsxin the proton- and lead-going directions. The former, aided by the high-multiplicity triggers, allows probing for potential jet quenching effects in high-multiplicity events (with up to 400 charged particles), for which collective phenomena consistent with quark-gluon plasma (QGP) droplet formation were previously observed. The ratios ofxjdistributions for high- to low-multiplicity events are used to quantify the possible medium effects. These ratios are consistent with simulations of the hard-scattering process that do not include QGP production. These measurements set an upper limit on medium-induced energy loss of the subleading jet of 1.26% of its transverse momentum at the 90% confidence level in high multiplicity pPb events. 
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  2. 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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  3. This paper describes a measurement of the jet radius dependence of the dijet momentum balance between leading back-to-back jets in 1.72 nb 1 of Pb + Pb collisions collected in 2018 and 255 pb 1 of p p collisions collected in 2017 by the ATLAS detector at the LHC. Both datasets were collected at s NN = 5.02 TeV. Jets are reconstructed using the anti- k t algorithm with jet radius parameters R = 0.2 , 0.3, 0.4, 0.5, and 0.6. The dijet momentum balance distributions are constructed for leading jets with transverse momentum p T from 100 to 562 GeV for R = 0.2 , 0.3, and 0.4 jets, and from 158 to 562 GeV for R = 0.5 and 0.6 jets. The absolutely normalized dijet momentum balance distributions are constructed to compare measurements of the dijet yields in Pb + Pb collisions directly to the dijet cross sections in p p collisions. For all jet radii considered here, there is a suppression of more balanced dijets in Pb + Pb collisions compared with p p collisions, while for more imbalanced dijets there is an enhancement. There is a jet radius dependence to the dijet yields, being stronger for more imbalanced dijets than for more balanced dijets. Additionally, jet pair nuclear modification factors are measured. The subleading jet yields are found to be more suppressed than leading jet yields in dijets. A jet radius dependence of the pair nuclear modification factors is observed, with the suppression decreasing with increasing jet radius. These measurements provide new constraints on jet quenching scenarios in the quark-gluon plasma. ©2024 CERN, for the ATLAS Collaboration2024CERN 
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  4. Bellwied, R; Geurts, F; Rapp, R; Ratti, C; Timmins, A; Vitev, I (Ed.)
    Jets are produced in early stages of heavy-ion collisions and undergo modified showering in the quark-gluon plasma (QGP) medium relative to a vacuum case. These modifications can be measured using observables like jet momentum profile and generalized angularities to study the details of jetmedium interactions. Jet momentum profile (ρ(r)) encodes radially differential information about jet broadening and has shown migration of charged energy towards the jet periphery in Pb+Pb collisions at the LHC. Measurements of generalized angularities (girthgand momentum dispersionpTD) and LeSub (difference between leading and subleading constituents) from Pb+Pb collisions at the LHC show harder, or more quark-like jet fragmentation, in the presence of the medium. Measuring these distributions in heavy-ion collisions at RHIC will help us further characterize the jet-medium interactions in a phase-space region complimentary to that of the LHC. In this contribution, we present the first measurements of fully correctedg,pTDand LeSub observables using hard-core jets in Au+Au collisions at √SNN= 200 GeV, collected by the STAR experiment at RHIC. 
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  5. A bstract The path-length dependent parton energy loss within the dense partonic medium created in lead-lead collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of $$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 5 . 02 TeV is studied by determining the azimuthal anisotropies for dijets with high transverse momentum. The data were collected by the CMS experiment in 2018 and correspond to an integrated luminosity of 1.69 nb − 1 . For events containing back-to-back jets, correlations in relative azimuthal angle and pseudorapidity ( η ) between jets and hadrons, and between two hadrons, are constructed. The anisotropies are expressed as the Fourier expansion coefficients v n , n = 2–4 of these azimuthal distributions. The dijet v n values are extracted from long-range (1 . 5 < |∆ η | < 2 . 5) components of these correlations, which suppresses the background contributions from jet fragmentation processes. Positive dijet v 2 values are observed which increase from central to more peripheral events, while the v 3 and v 4 values are consistent with zero within experimental uncertainties. 
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