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Title: Properties of g b b ¯ at small opening angles in p p collisions with the ATLAS detector at s = 13 TeV

Journal Article · · Physical Review. D.
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The fragmentation of high-energy gluons at small opening angles is largely unconstrained by present measurements. Gluon splitting to $$b$$-quark pairs is a unique probe into the properties of gluon fragmentation because identified $$b$$-tagged jets provide a proxy for the quark daughters of the initial gluon. In this study, key differential distributions related to the $g → b¯b$ process are measured using 33 fb–1 of √s = 13 TeV $pp$ collision data recorded by the ATLAS experiment at the LHC in 2016. Jets constructed from charged-particle tracks, clustered with the anti-kt jet algorithm with radius parameter $$R$$ = 0.2, are used to probe angular scales below the $$R$$ = 0.4 jet radius. The observables are unfolded to particle level in order to facilitate direct comparisons with predictions from present and future simulations. Multiple significant differences are observed between the data and parton shower Monte Carlo predictions, providing input to improve these predictions of the main source of background events in analyses involving boosted Higgs bosons decaying into $$b$$-quarks.

Research Organization:
Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Oak Ridge, TN (United States). Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF); SLAC National Accelerator Laboratory (SLAC), Menlo Park, CA (United States); Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States); Harvard Univ., Cambridge, MA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC)
Contributing Organization:
ATLAS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-76SF00515; AC02-05CH11231; SC0007881
OSTI ID:
1499839
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1526711; OSTI ID: 1546654; OSTI ID: 1720171; OSTI ID: 1722898
Journal Information:
Physical Review. D., Journal Name: Physical Review. D. Vol. 99 Journal Issue: 5; ISSN 2470-0010
Publisher:
American Physical Society (APS)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 5 works
Citation information provided by
Web of Science

References (73)

Performance of the ATLAS track reconstruction algorithms in dense environments in LHC Run 2 journal October 2017
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
Search for the standard model Higgs boson produced in association with top quarks and decaying into a b b ¯ pair in p p collisions at s = 13 TeV with the ATLAS detector journal April 2018
Small-Angle Muon and Bottom-Quark Production in p p ¯ Collisions at s = 1.8 TeV journal June 2000
Search for pair production of Higgs bosons in the b b ¯ b b ¯ final state using proton-proton collisions at s = 13 TeV with the ATLAS detector journal September 2016
Observation of Higgs Boson Decay to Bottom Quarks journal September 2018
Improved measurement of the probability for gluon splitting into in Z0 decays journal May 2001
The production cross section and angular correlations in collisions at journal August 2000
First Measurement of the b -Jet Cross Section in Events with a W Boson in p p ¯ Collisions at s = 1.96 TeV journal April 2010
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Measurement of cross sections for b jet production in events with a Z boson in p p ¯ collisions at s = 1.96 TeV journal March 2009
Helicity antenna showers for hadron colliders journal October 2017
Search for supersymmetry in final states with missing transverse momentum and multiple b-jets in proton-proton collisions at s = 13 $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV with the ATLAS detector journal June 2018
Measurement of correlated b b ¯ production in p p ¯ collisions at s = 1960 GeV journal April 2008
Measurement of the differential cross-sections of prompt and non-prompt production of $$J/\psi $$ J / ψ and $$\psi (2\mathrm {S})$$ ψ ( 2 S ) in pp collisions at $$\sqrt{s} = 7$$ s = 7 and 8 TeV with the ATLAS detector journal May 2016
Beauty production at the CERN pp̄ collider journal February 1991
Performance of the ATLAS trigger system in 2015 journal May 2017
Topological cell clustering in the ATLAS calorimeters and its performance in LHC Run 1 journal July 2017
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
Measurement of the b-hadron production cross section using decays to <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"><mml:msup><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>⁎</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>X</mml:mi></mml:math> final states in pp collisions at <mml:math altimg="si2.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"><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>TeV</mml:mtext></mml:math> with the ATLAS detector journal November 2012
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Measurement of the Cross Section for Direct-Photon Production in Association with a Heavy Quark in p p ¯ Collisions at s = 1.96 TeV journal July 2013
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QCD Matrix Elements + Parton Showers journal November 2001
Event generation with SHERPA 1.1 journal February 2009
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Search for heavy resonances decaying to a W or Z boson and a Higgs boson in the q q ¯ ( ) b b ¯ final state in pp collisions at s = 13   TeV with the ATLAS detector journal November 2017
Measurement of the inclusive and dijet cross-sections of b-jets in pp collisions at $\sqrt{s}=7\mbox{~TeV}$ with the ATLAS detector journal December 2011
The ATLAS Experiment at the CERN Large Hadron Collider journal August 2008
Jet trimming journal February 2010
A search for resonances decaying into a Higgs boson and a new particle X in the XH → qqbb final state with the ATLAS detector journal April 2018
Measurement of the B ± production cross-section in pp collisions at $ \sqrt {s} $ = 7 TeV journal April 2012
Study of the material of the ATLAS inner detector for Run 2 of the LHC journal December 2017
Measurement of B meson production cross-sections in proton-proton collisions at $ \sqrt{s}=7 $ TeV journal August 2013
Production and integration of the ATLAS Insertable B-Layer journal May 2018
Study of b b ¯ $$ \mathrm{b}\overline{\mathrm{b}} $$ correlations in high energy proton-proton collisions journal November 2017
Measurement of the differential cross-section of B + meson production in pp collisions at $ \sqrt{s}=7 $ TeV at ATLAS journal October 2013
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Probing the Quantum Interference between Singly and Doubly Resonant Top-Quark Production in p p Collisions at s = 13 TeV with the ATLAS Detector journal October 2018
Inclusive μ and b -Quark Production Cross Sections in p p ¯ Collisions at s = 1.8 TeV journal May 1995
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A brief introduction to PYTHIA 8.1 journal June 2008
Measurement of the $$b\overline{b}$$ b b ¯ dijet cross section in pp collisions at $$\sqrt{s} = 7$$ s = 7  TeV with the ATLAS detector journal December 2016
Measurement of the W+b-jet and W+c-jet differential production cross sections in p p ¯ collisions at s = 1.96   TeV journal April 2015
New parton distributions for collider physics journal October 2010
Measurements of b-jet tagging efficiency with the ATLAS detector using t t ¯ $$ t\overline{t} $$ events at s = 13 $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV journal August 2018
Measurement of the J / ψ meson and b -hadron production cross sections in p p ¯ collisions at s = 1960 G e V journal February 2005
Observation of H b b ¯ decays and VH production with the ATLAS detector journal November 2018
Measurement of the ratio of differential cross sections σ ( p p ¯ Z + b jet ) / σ ( p p ¯ Z + jet ) in p p ¯ collisions at s = 1.96 TeV journal May 2013
Inclusive b-jet production in pp collisions at $\sqrt {s} = 7TeV$ journal April 2012
Measurement of the cross section for production of $ b\overline b X $ decaying to muons in pp collisions at $ \sqrt {s} = 7 $ TeV journal June 2012
A measurement of the gluon splitting rate into pairs in hadronic Z decays journal August 1998
Measurement of <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"><mml:mi>σ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math> at <mml:math altimg="si2.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"><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mtext> TeV</mml:mtext></mml:math> in the forward region journal November 2010
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Disentangling heavy flavor at colliders journal September 2017
Measurement of the production cross sections for a Z boson and one or more b jets in pp collisions at s $$ \sqrt{s} $$ = 7 TeV journal June 2014
Measurement of the differential cross-sections of inclusive, prompt and non-prompt <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"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo stretchy="false">/</mml:mo><mml:mi>ψ</mml:mi></mml:math> production in proton–proton collisions at <mml:math altimg="si2.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"><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mtext> TeV</mml:mtext></mml:math> journal September 2011
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Measurement of the ratio of inclusive cross sections σ ( p p ¯ Z + 2 b jets / σ ( p p ¯ Z + 2 jets ) in p p ¯ collisions at s = 1.96 TeV journal March 2015
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