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Title: Measurements of jet multiplicity and jet transverse momentum in multijet events in proton–proton collisions at $${\sqrt{s}=13\, \text {TeV}}$$
Abstract Multijet events at large transverse momentum ( $$p_{\textrm{T}}$$ p T ) are measured at $$\sqrt{s}=13\,\text {TeV} $$ s = 13 TeV using data recorded with the CMS detector at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of $$36.3{\,\text {fb}^{-1}} $$ 36.3 fb - 1 . The multiplicity of jets with $$p_{\textrm{T}} >50\,\text {GeV} $$ p T > 50 GeV that are produced in association with a high- $$p_{\textrm{T}}$$ p T dijet system is measured in various ranges of the $$p_{\textrm{T}}$$ p T of the jet with the highest transverse momentum and as a function of the azimuthal angle difference $$\varDelta \phi _{1,2}$$ Δ ϕ 1 , 2 between the two highest $$p_{\textrm{T}}$$ p T jets in the dijet system. The differential production cross sections are measured as a function of the transverse momenta of the four highest $$p_{\textrm{T}}$$ p T jets. The measurements are compared with leading and next-to-leading order matrix element calculations supplemented with simulations of parton shower, hadronization, and multiparton interactions. In addition, the measurements are compared with next-to-leading order matrix element calculations combined with transverse-momentum dependent parton densities and transverse-momentum dependent parton shower.  more » « less
Award ID(s):
2209553 2121686 2111229
PAR ID:
10463779
Author(s) / Creator(s):
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Date Published:
Journal Name:
The European Physical Journal C
Volume:
83
Issue:
8
ISSN:
1434-6052
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. Abstract The production of Z bosons associated with jets is measured in $$\text {p}\text {p}$$ pp collisions at $$\sqrt{s}=13\,\text {Te}\hspace{-.08em}\text {V} $$ s = 13 Te V with data recorded with the CMS experiment at the LHC corresponding to an integrated luminosity of 36.3 $$\,\text {fb}^{-1}$$ fb - 1 . The multiplicity of jets with transverse momentum $$p_{\textrm{T}} > 30\,\text {Ge}\hspace{-.08em}\text {V} $$ p T > 30 Ge V is measured for different regions of the Z boson’s $$p_{\textrm{T}} (\text {Z })$$ p T ( Z ) , from lower than 10 $$\,\text {Ge}\hspace{-.08em}\text {V}$$ Ge V to higher than 100 $$\,\text {Ge}\hspace{-.08em}\text {V}$$ Ge V . The azimuthal correlation $$\varDelta \phi $$ Δ ϕ between the Z boson and the leading jet, as well as the correlations between the two leading jets are measured in three regions of $$p_{\textrm{T}} (\text {Z })$$ p T ( Z ) . The measurements are compared with several predictions at leading and next-to-leading orders, interfaced with parton showers. Predictions based on transverse-momentum dependent parton distributions and corresponding parton showers give a good description of the measurement in the regions where multiple parton interactions and higher jet multiplicities are not important. The effects of multiple parton interactions are shown to be important to correctly describe the measured spectra in the low $$p_{\textrm{T}} (\text {Z })$$ p T ( Z ) regions. 
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  2. A bstract The cross sections for inclusive and Mueller-Navelet dijet production are measured as a function of the rapidity separation between the jets in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ s = 2 . 76 TeV for jets with transverse momentum p T > 35 GeV and rapidity | y | < 4 . 7. Various dijet production cross section ratios are also measured. A veto on additional jets with p T > 20 GeV is introduced to improve the sensitivity to the effects of the Balitsky-Fadin-Kuraev-Lipatov (BFKL) evolution. The measurement is compared with the predictions of various Monte Carlo models based on leading-order and next-to-leading-order calculations including the Dokshitzer-Gribov-Lipatov-Altarelli-Parisi leading-logarithm (LL) parton shower as well as the LL BFKL resummation. 
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  3. Abstract The multiplicity dependence of jet production in pp collisions at the centre-of-mass energy of $$\sqrt{s} = 13\ {\mathrm {TeV}}$$ s = 13 TeV is studied for the first time. Jets are reconstructed from charged particles using the anti- $$k_\mathrm {T}$$ k T algorithm with resolution parameters R varying from 0.2 to 0.7. The jets are measured in the pseudorapidity range $$|\eta _{\mathrm{jet}}|< 0.9-R$$ | η jet | < 0.9 - R and in the transverse momentum range $$5 
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  4. A bstract A measurement of inclusive four-jet production in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV is presented. The transverse momenta of jets within |η| < 4 . 7 are required to exceed 35, 30, 25, and 20 GeV for the first-, second-, third-, and fourth-leading jet, respectively. Differential cross sections are measured as functions of the jet transverse momentum, jet pseudorapidity, and several other observables that describe the angular correlations between the jets. The measured distributions show sensitivity to different aspects of the underlying event, parton shower modeling, and matrix element calculations. In particular, the interplay between angular correlations caused by parton shower and double-parton scattering contributions is shown to be important. The double-parton scattering contribution is extracted by means of a template fit to the data, using distributions for single-parton scattering obtained from Monte Carlo event generators and a double-parton scattering distribution constructed from inclusive single-jet events in data. The effective double-parton scattering cross section is calculated and discussed in view of previous measurements and of its dependence on the models used to describe the single- parton scattering background. 
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  5. A bstract A measurement of the inclusive jet production in proton-proton collisions at the LHC at $$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV is presented. The double-differential cross sections are measured as a function of the jet transverse momentum p T and the absolute jet rapidity |y| . The anti- k T clustering algorithm is used with distance parameter of 0.4 (0.7) in a phase space region with jet p T from 97 GeV up to 3.1 TeV and |y| < 2 . 0. Data collected with the CMS detector are used, corresponding to an integrated luminosity of 36.3 fb − 1 (33.5 fb − 1 ). The measurement is used in a comprehensive QCD analysis at next-to-next-to-leading order, which results in significant improvement in the accuracy of the parton distributions in the proton. Simultaneously, the value of the strong coupling constant at the Z boson mass is extracted as α S ( m Z ) = 0 . 1170 ± 0 . 0019. For the first time, these data are used in a standard model effective field theory analysis at next-to-leading order, where parton distributions and the QCD parameters are extracted simultaneously with imposed constraints on the Wilson coefficient c 1 of 4-quark contact interactions. 
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