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This content will become publicly available on July 1, 2026

Title: Search for jet quenching with dijets from high-multiplicity pPb collisions at $$\sqrt{{s}_{\text{NN}}}$$ = 8.16 TeV
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.  more » « less
Award ID(s):
2121686
PAR ID:
10636143
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Springer
Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2025
Issue:
7
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
More Like this
  1. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    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. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 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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  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> Measurements of the charge-dependent two-particle angular correlation function in proton-lead (pPb) collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 8.16 TeV and lead-lead (PbPb) collisions at$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 5.02 TeV are reported. The pPb and PbPb data sets correspond to integrated luminosities of 186 nb−1and 0.607 nb−1, respectively, and were collected using the CMS detector at the CERN LHC. The charge-dependent correlations are characterized by balance functions of same- and opposite-sign particle pairs. The balance functions, which contain information about the creation time of charged particle pairs and the development of collectivity, are studied as functions of relative pseudorapidity (∆η) and relative azimuthal angle (∆ϕ), for various multiplicity and transverse momentum (pT) intervals. A multiplicity dependence of the balance function is observed in ∆ηand ∆ϕfor both systems. The width of the balance functions decreases towards high-multiplicity collisions in the momentum region<2 GeV, for pPb and PbPb results. Integrals of the balance functions are presented in both systems, and a mild dependence of the charge-balancing fractions on multiplicity is observed. No multiplicity dependence is observed at higher transverse momentum. The data are compared withhydjet,hijing, andamptgenerator predictions, none of which capture completely the multiplicity dependence seen in the data. The comparison of results with different center-of-mass energies suggests that the balance functions become narrower at higher energies, which is consistent with the idea of delayed hadronization and the effect of radial flow. 
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  4. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 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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  5. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> The collective behavior of$$ {\textrm{K}}_{\textrm{S}}^0 $$ K S 0 and$$ \Lambda /\overline{\Lambda} $$ Λ / Λ ¯ strange hadrons is studied by measuring the elliptic azimuthal anisotropy (v2) using the scalar-product and multiparticle correlation methods. Proton-lead (pPb) collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 8.16 TeV and lead-lead (PbPb) collisions at$$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 5.02 TeV collected by the CMS experiment at the LHC are investigated. Nonflow effects in the pPb collisions are studied by using a subevent cumulant analysis and by excluding events where a jet with transverse momentum greater than 20 GeV is present. The strange hadronv2values extracted in pPb collisions via the four- and six-particle correlation method are found to be nearly identical, suggesting the collective behavior. Comparisons of the pPb and PbPb results for both strange hadrons and charged particles illustrate how event-by-event flow fluctuations depend on the system size. 
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