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Title: Measurement of the primary Lund jet plane density in proton-proton collisions at $$ \sqrt{\textrm{s}} $$ = 13 TeV
A<sc>bstract</sc> A measurement is presented of the primary Lund jet plane (LJP) density in inclusive jet production in proton-proton collisions. The analysis uses 138 fb−1of data collected by the CMS experiment at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV. The LJP, a representation of the phase space of emissions inside jets, is constructed using iterative jet declustering. The transverse momentumkTand the splitting angle ∆Rof an emission relative to its emitter are measured at each step of the jet declustering process. The average density of emissions as function of ln(kT/GeV) and ln(R/∆R) is measured for jets with distance parametersR= 0.4 or 0.8, transverse momentumpT>700 GeV, and rapidity |y|<1.7. The jet substructure is measured using the charged-particle tracks of the jet. The measured distributions, unfolded to the level of stable charged particles, are compared with theoretical predictions from simulations and with perturbative quantum chromodynamics calculations. Due to the ability of the LJP to factorize physical effects, these measurements can be used to improve different aspects of the physics modeling in event generators.  more » « less
Award ID(s):
2209764
PAR ID:
10549598
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Springer
Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2024
Issue:
5
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
More Like this
  1. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> Measurements of inclusive charged-particle jet production in pp and p-Pb collisions at center-of-mass energy per nucleon-nucleon collision$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 5.02 TeV and the corresponding nuclear modification factor$$ {R}_{\textrm{pPb}}^{\textrm{ch}\ \textrm{jet}} $$ R pPb ch jet are presented, using data collected with the ALICE detector at the LHC. Jets are reconstructed in the central rapidity region |ηjet|<0.5 from charged particles using the anti-kTalgorithm with resolution parametersR= 0.2, 0.3, and 0.4. ThepT-differential inclusive production cross section of charged-particle jets, as well as the corresponding cross section ratios, are reported for pp and p-Pb collisions in the transverse momentum range 10<$$ {p}_{\textrm{T},\textrm{jet}}^{\textrm{ch}} $$ p T , jet ch <140 GeV/cand 10<$$ {p}_{\textrm{T},\textrm{jet}}^{\textrm{ch}} $$ p T , jet ch <160 GeV/c, respectively, together with the nuclear modification factor$$ {R}_{\textrm{pPb}}^{\textrm{ch}\ \textrm{jet}} $$ R pPb ch jet in the range 10<$$ {p}_{\textrm{T},\textrm{jet}}^{\textrm{ch}} $$ p T , jet ch <140 GeV/c. The analysis extends thepTrange of the previously-reported charged-particle jet measurements by the ALICE Collaboration. The nuclear modification factor is found to be consistent with one and independent of the jet resolution parameter with the improved precision of this study, indicating that the possible influence of cold nuclear matter effects on the production cross section of charged-particle jets in p-Pb collisions at$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 5.02 TeV is smaller than the current precision. The obtained results are in agreement with other minimum bias jet measurements available for RHIC and LHC energies, and are well reproduced by the NLO perturbative QCD Powhegcalculations with parton shower provided by Pythia8 as well as by Jetscapesimulations. 
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  2. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> The inclusive jet cross section is measured as a function of jet transverse momentumpTand rapidityy. The measurement is performed using proton-proton collision data at$$ \sqrt{s} $$ s = 5.02 TeV, recorded by the CMS experiment at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of 27.4 pb−1. The jets are reconstructed with the anti-kTalgorithm using a distance parameter ofR= 0.4, within the rapidity interval|y| <2, and across the kinematic range 0.06< pT<1 TeV. The jet cross section is unfolded from detector to particle level using the determined jet response and resolution. The results are compared to predictions of perturbative quantum chromodynamics, calculated at both next-to-leading order and next-to-next-to-leading order. The predictions are corrected for nonperturbative effects, and presented for a variety of parton distribution functions and choices of the renormalization/factorization scales and the strong couplingαS. 
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  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> The fractions of non-prompt (i.e. originating from beauty-hadron decays) D0and D+mesons with respect to the inclusive yield are measured as a function of the charged-particle multiplicity in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV with the ALICE detector at the LHC. The results are reported in intervals of transverse momentum (pT) and integrated in the range 1< pT<24 GeV/c. The fraction of non-prompt D0and D+mesons is found to increase slightly as a function ofpTin all the measured multiplicity intervals, while no significant dependence on the charged-particle multiplicity is observed. In order to investigate the production and hadronisation mechanisms of charm and beauty quarks, the results are compared to PYTHIA 8 as well as EPOS 3 and EPOS 4 Monte Carlo simulations, and to calculations based on the colour glass condensate including three-pomeron fusion. 
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  4. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> The ALICE Collaboration reports a search for jet quenching effects in high-multiplicity (HM) proton-proton collisions at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV, using the semi-inclusive azimuthal-difference distribution ∆φof charged-particle jets recoiling from a high transverse momentum (high-pT,trig) trigger hadron. Jet quenching may broaden the ∆φdistribution measured in HM events compared to that in minimum bias (MB) events. The measurement employs apT,trig-differential observable for data-driven suppression of the contribution of multiple partonic interactions, which is the dominant background. While azimuthal broadening is indeed observed in HM compared to MB events, similar broadening for HM events is observed for simulations based on the PYTHIA 8 Monte Carlo generator, which does not incorporate jet quenching. Detailed analysis of these data and simulations show that the azimuthal broadening is due to bias of the HM selection towards events with multiple jets in the final state. The identification of this bias has implications for all jet quenching searches where selection is made on the event activity. 
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  5. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> Measurements of charged-particle production in pp, p–Pb, and Pb–Pb collisions in the toward, away, and transverse regions with the ALICE detector are discussed. These regions are defined event-by-event relative to the azimuthal direction of the charged trigger particle, which is the reconstructed particle with the largest transverse momentum$$ \left({p}_{\textrm{T}}^{\textrm{trig}}\right) $$ p T trig in the range 8<$$ {p}_{\textrm{T}}^{\textrm{trig}} $$ p T trig <15 GeV/c. The toward and away regions contain the primary and recoil jets, respectively; both regions are accompanied by the underlying event (UE). In contrast, the transverse region perpendicular to the direction of the trigger particle is dominated by the so-called UE dynamics, and includes also contributions from initial- and final-state radiation. The relative transverse activity classifier,$$ {R}_{\textrm{T}}={N}_{\textrm{ch}}^{\textrm{T}}/\left\langle {N}_{\textrm{ch}}^{\textrm{T}}\right\rangle $$ R T = N ch T / N ch T , is used to group events according to their UE activity, where$$ {N}_{\textrm{ch}}^{\textrm{T}} $$ N ch T is the charged-particle multiplicity per event in the transverse region and$$ \left\langle {N}_{\textrm{ch}}^{\textrm{T}}\right\rangle $$ N ch T is the mean value over the whole analysed sample. The energy dependence of theRTdistributions in pp collisions at$$ \sqrt{s} $$ s = 2.76, 5.02, 7, and 13 TeV is reported, exploring the Koba-Nielsen-Olesen (KNO) scaling properties of the multiplicity distributions. The first measurements of charged-particlepTspectra as a function ofRTin the three azimuthal regions in pp, p–Pb, and Pb–Pb collisions at$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 5.02 TeV are also reported. Data are compared with predictions obtained from the event generators PYTHIA 8 and EPOS LHC. This set of measurements is expected to contribute to the understanding of the origin of collective-like effects in small collision systems (pp and p–Pb). 
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