skip to main content
OSTI.GOV title logo U.S. Department of Energy
Office of Scientific and Technical Information

Title: Measurement of the Groomed Jet Radius and Momentum Splitting Fraction in p p and Pb-Pb Collisions at s N N = 5.02 TeV

Journal Article · · Physical Review Letters
; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; more »; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; « less

This article presents groomed jet substructure measurements in pp and Pb-Pb collisions at $$\sqrt{s_{NN}}$$=5.02 TeV with the ALICE detector. The soft drop grooming algorithm provides access to the hard parton splittings inside a jet by removing soft wide-angle radiation. We report the groomed jet momentum splitting fraction, $$z_{g}$$, and the (scaled) groomed jet radius, $$θ_{g}$$. Charged-particle jets are reconstructed at midrapidity using the anti-$$k_{T}$$ algorithm with resolution parameters R=0.2 and R=0.4. In heavy-ion collisions, the large underlying event poses a challenge for the reconstruction of groomed jet observables, since fluctuations in the background can cause groomed parton splittings to be misidentified. By using strong grooming conditions to reduce this background, we report these observables fully corrected for detector effects and background fluctuations for the first time. A narrowing of the $$θ_{g}$$ distribution in Pb-Pb collisions compared to pp collisions is seen, which provides direct evidence of the modification of the angular structure of jets in the quark-gluon plasma. No significant modification of the $$z_{g}$$ distribution in Pb-Pb collisions compared to pp collisions is observed. These results are compared with a variety of theoretical models of jet quenching, and provide constraints on jet energy-loss mechanisms and coherence effects in the quark-gluon plasma.

Research Organization:
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States); Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Oak Ridge, TN (United States); Univ. of Tennessee, Knoxville, TN (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), Nuclear Physics (NP); USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
Large Ion Collider Experiment Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-05CH11231; AC05-00OR22725; FG02-96ER40982
OSTI ID:
1847979
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1885458; OSTI ID: 1890299; OSTI ID: 2007916
Journal Information:
Physical Review Letters, Journal Name: Physical Review Letters Vol. 128 Journal Issue: 10; ISSN 0031-9007
Publisher:
American Physical SocietyCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (65)

Centrality determination of Pb-Pb collisions at s N N = 2.76 TeV with ALICE journal October 2013
Measurement of the groomed jet mass in PbPb and pp collisions at s N N = 5.02 $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}}=5.02 $$ TeV journal October 2018
Rethinking jets with energy correlators: Tracks, resummation, and analytic continuation journal September 2020
First Results from Pb+Pb Collisions at the LHC journal November 2012
Alignment of the ALICE Inner Tracking System with cosmic-ray tracks journal March 2010
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
Measurement of inclusive jet cross sections in p p and PbPb collisions at s NN = 2.76 TeV journal July 2017
Performance of the ALICE experiment at the CERN LHC journal September 2014
Particle-level pileup subtraction for jets and jet shapes journal June 2014
Measurement of the Splitting Function in p p and Pb-Pb Collisions at s N N = 5.02 TeV journal April 2018
Exploration of jet substructure using iterative declustering in pp and Pb–Pb collisions at LHC energies journal March 2020
Experimental and theoretical challenges in the search for the quark–gluon plasma: The STAR Collaboration's critical assessment of the evidence from RHIC collisions journal August 2005
Formation of dense partonic matter in relativistic nucleus–nucleus collisions at RHIC: Experimental evaluation by the PHENIX Collaboration journal August 2005
Measurement of event background fluctuations for charged particle jet reconstruction in Pb-Pb collisions at $ \sqrt {{{s_{\text{NN}}}}} = {2}{.76}\,{\text{TeV}} $ journal March 2012
Measurement of the nuclear modification factor for inclusive jets in Pb+Pb collisions at s NN = 5.02  TeV with the ATLAS detector journal March 2019
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
Modification of jet shapes in PbPb collisions at <mml:math altimg="si1.gif" overflow="scroll" xmlns:xocs="http://www.elsevier.com/xml/xocs/dtd" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ja="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:cals="http://www.elsevier.com/xml/common/cals/dtd" xmlns:sa="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-aff/dtd"><mml:msqrt><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">NN</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2.76</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>TeV</mml:mtext></mml:math> journal March 2014
Measurement of inclusive charged-particle jet production in Au + Au collisions at s N N = 200 GeV journal November 2020
Heavy Ion Collisions: The Big Picture and the Big Questions journal October 2018
Factorization of Jet Cross Sections in Heavy-Ion Collisions journal June 2019
A perturbative framework for jet quenching journal March 2013
Pileup and underlying event mitigation with iterative constituent subtraction journal August 2019
Probing the Hardest Branching within Jets in Heavy-Ion Collisions journal September 2017
The ALICE TPC, a large 3-dimensional tracking device with fast readout for ultra-high multiplicity events
  • Alme, J.; Andres, Y.; Appelshäuser, H.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 622, Issue 1 https://doi.org/10.1016/j.nima.2010.04.042
journal October 2010
A multidimensional unfolding method based on Bayes' theorem journal August 1995
Recoil-free azimuthal angle for precision boson-jet correlation journal April 2021
Medium modification of the shape of small-radius jets in central Pb-Pb collisions at s N N = 2.76 $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}}=2.76 $$ TeV journal October 2018
Measurement of jet fragmentation in Pb+Pb and p p collisions at s N N = 5.02 TeV with the ATLAS detector journal August 2018
Sudakov safety in perturbative QCD journal June 2015
Jet structure in heavy ion collisions journal November 2015
The ALICE experiment at the CERN LHC journal August 2008
Identifying groomed jet splittings in heavy-ion collisions journal October 2020
Resolution effects in the hybrid strong/weak coupling model journal March 2018
Vacuumlike Jet Fragmentation in a Dense QCD Medium journal June 2018
Linear Boltzmann transport for jet propagation in the quark-gluon plasma: Elastic processes and medium recoil journal May 2015
Measurements of inclusive jet spectra in p p and central Pb-Pb collisions at s N N = 5.02 TeV journal March 2020
Medium response in JEWEL and its impact on jet shape observables in heavy ion collisions journal July 2017
Soft drop journal May 2014
Jet quenching in high-energy heavy-ion collisions journal November 2015
The soft drop groomed jet radius at NLL journal February 2020
The catchment area of jets journal April 2008
Highly relativistic nucleus-nucleus collisions: The central rapidity region journal January 1983
Modification of jet substructure in heavy ion collisions as a probe of the resolution length of quark-gluon plasma journal January 2020
Measurement of groomed jet substructure observables in p+p collisions at s = 200 GeV with STAR journal December 2020
New picture of jet quenching dictated by color coherence journal October 2013
Erratum: Linear Boltzmann transport for jet propagation in the quark-gluon plasma: Elastic processes and medium recoil [Phys. Rev. C 91 , 054908 (2015)] journal January 2018
Properties of hot and dense matter from relativistic heavy ion collisions journal March 2016
The theory and phenomenology of perturbative QCD based jet quenching journal January 2011
Calculating Track-Based Observables for the LHC journal September 2013
A hybrid strong/weak coupling approach to jet quenching journal October 2014
Herwig 7.0/Herwig++ 3.0 release note journal April 2016
Jet substructure studies with CMS open data journal October 2017
Probing medium-induced jet splitting and energy loss in heavy-ion collisions journal June 2018
An introduction to PYTHIA 8.2 journal June 2015
Measurement of jet substructure observables in t t ¯ events from proton-proton collisions at s = 13 TeV journal November 2018
Towards an understanding of jet substructure journal September 2013
Deciphering the 𝓏g distribution in ultrarelativistic heavy ion collisions journal October 2019
Can we observe jet P-broadening in heavy-ion collisions at the LHC? journal September 2020
JEWEL 2.0.0: directions for use journal February 2014
Measurement of jet quenching with semi-inclusive hadron-jet distributions in central Pb-Pb collisions at s N N = 2.76 $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}}=2.76 $$ TeV journal September 2015
Incorporating space-time within medium-modified jet-event generators journal July 2013
Measurement of soft-drop jet observables in p p collisions with the ATLAS detector at s = 13 TeV journal March 2020
Better jet clustering algorithms journal August 1997
Performance of the ALICE VZERO system journal October 2013
Erratum to: A hybrid strong/weak coupling approach to jet quenching journal September 2015