Journal Article GSI-2022-00098

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First measurements of $N$-subjettiness in central Pb$-$Pb collisions at ${\sqrt{\it{s}_{\rm {NN}}}} = 2.76$ TeV

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2021
SISSA [Trieste]

Journal of high energy physics 10(10), 3 () [10.1007/JHEP10(2021)003]

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Report No.: CERN-EP-2021-082; arXiv:2105.04936

Abstract: The ALICE Collaboration reports the first fully-corrected measurements of the $N$-subjettiness observable for track-based jets in heavy-ion collisions. This study is performed using data recorded in pp and Pb$-$Pb collisions at centre-of-mass energies of $\sqrt{s} = 7$ TeV and $\sqrt{s_{\rm NN}} = 2.76$ TeV, respectively. In particular the ratio of 2-subjettiness to 1-subjettiness, $\tau_{2}/\tau_{1}$, which is sensitive to the rate of two-pronged jet substructure, is presented. Energy loss of jets traversing the strongly interacting medium in heavy-ion collisions is expected to change the rate of two-pronged substructure relative to vacuum. The results are presented for jets with a resolution parameter of $R = 0.4$ and charged jet transverse momentum of $40 \leq p_{\rm T,\rm jet} \leq 60$ GeV/$c$, which constitute a larger jet resolution and lower jet transverse momentum interval than previous measurements in heavy-ion collisions. This has been achieved by utilising a semi-inclusive hadron-jet coincidence technique to suppress the larger jet combinatorial background in this kinematic region. No significant modification of the $\tau_{2}/\tau_{1}$ observable for track-based jets in Pb--Pb collisions is observed relative to vacuum PYTHIA6 and PYTHIA8 references at the same collision energy. The measurements of $\tau_{2}/\tau_{1}$, together with the splitting aperture angle $\Delta R$, are also performed in pp collisions at $\sqrt{s}=7$ TeV for inclusive jets. These results are compared with PYTHIA calculations at $\sqrt{s}=7$ TeV, in order to validate the model as a vacuum reference for the Pb$-$Pb centre-of-mass energy. The PYTHIA references for $\tau_{2}/\tau_{1}$ are shifted to larger values compared to the measurement in pp collisions. This hints at a reduction in the rate of two-pronged jets in Pb--Pb collisions compared to pp collisions.

Keyword(s): jet: transverse momentum ; beam: width ; jet: energy loss ; heavy ion: scattering ; jet: resolution ; p p: scattering ; PYTHIA ; structure ; semi-inclusive reaction ; ALICE ; kinematics ; experimental results ; 2760 GeV-cms/nucleon ; 7000 GeV-cms/nucleon

Classification:

Note: JHEP 10 (2021) 003. 29 pages, 7 captioned figures, 2 tables, authors from page 24, published version, figures at http://alice-publications.web.cern.ch/node/7072 " This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC-BY 4.0), which permits any use, distribution and reproduction in any medium, provided the original author(s) and source are credited."

Contributing Institute(s):
  1. ALICE (ALI)
  2. Detektorlabor (DTL)
  3. IT (CIT)
  4. ExtreMe Matter Institute, EMMI (EXM)
  5. Collaboration CERN: ALICE (ALICE@CERN)
Research Program(s):
  1. 612 - Cosmic Matter in the Laboratory (POF4-612) (POF4-612)
  2. HGS-HIRe - HGS-HIRe for FAIR (HGS-HIRe) (HGS-HIRe)
  3. SUC-GSI-Heidelberg - Strategic university cooperation GSI-U Heidelberg (SUC-GSI-HE) (SUC-GSI-HE)
  4. SUC-GSI-Frankfurt - Strategic university cooperation GSI-U Frankfurt/M (SUC-GSI-FR) (SUC-GSI-FR)
  5. SUC-GSI-Darmstadt - Strategic university cooperation GSI-TU Darmstadt (SUC-GSI-DA) (SUC-GSI-DA)
Experiment(s):
  1. LHC: ALICE

Appears in the scientific report 2021
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 Record created 2022-01-17, last modified 2023-10-15