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Office of Scientific and Technical Information

Title: Measurement of soft-drop jet observables in p p collisions with the ATLAS detector at s = 13 TeV

Journal Article · · Physical Review. D.
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Jet substructure quantities are measured using jets groomed with the soft-drop grooming procedure in dijet events from 32.9 fb$$^{-1}$$ of $pp$ collisions collected with the ATLAS detector at $$\sqrt{s} = 13$$ TeV. These observables are sensitive to a wide range of QCD phenomena. Some observables, such as the jet mass and opening angle between the two subjets which pass the soft-drop condition, can be described by a high-order (resummed) series in the strong coupling constant $$\alpha_S$$. Other observables, such as the momentum sharing between the two subjets, are nearly independent of $$\alpha_S$$. These observables can be constructed using all interacting particles or using only charged particles reconstructed in the inner tracking detectors. Track-based versions of these observables are not collinear safe, but are measured more precisely, and universal non-perturbative functions can absorb the collinear singularities. The unfolded data are directly compared with QCD calculations and hadron-level Monte Carlo simulations. The measurements are performed in different pseudorapidity regions, which are then used to extract quark and gluon jet shapes using the predicted quark and gluon fractions in each region. All of the parton shower and analytical calculations provide an excellent description of the data in most regions of phase space.

Research Organization:
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States); SLAC National Accelerator Laboratory (SLAC), Menlo Park, CA (United States); Harvard Univ., Cambridge, MA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC); National Science Foundation (NSF)
Contributing Organization:
ATLAS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-05CH11231; AC02-76SF00515; SC0007881
OSTI ID:
1605328
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1616127; OSTI ID: 1617009; OSTI ID: 1690245
Journal Information:
Physical Review. D., Journal Name: Physical Review. D. Vol. 101 Journal Issue: 5; ISSN 2470-0010
Publisher:
American Physical Society (APS)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 28 works
Citation information provided by
Web of Science

References (66)

Performance of the ATLAS track reconstruction algorithms in dense environments in LHC Run 2 journal October 2017
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
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
New parton distribution functions from a global analysis of quantum chromodynamics journal February 2016
Exposing the QCD Splitting Function with CMS Open Data journal September 2017
Study of energy response and resolution of the ATLAS barrel calorimeter to hadrons of energies from 20 to 350GeV
  • Abat, E.; Abdallah, J. M.; Addy, T. N.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 621, Issue 1-3 https://doi.org/10.1016/j.nima.2010.04.054
journal September 2010
Measurement of the Splitting Function in p p and Pb-Pb Collisions at s N N = 5.02 TeV journal April 2018
An effective field theory for collinear and soft gluons: Heavy to light decays journal May 2001
PYTHIA 6.4 physics and manual journal May 2006
Performance of the ATLAS trigger system in 2015 journal May 2017
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations journal July 2014
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
A general algorithm for calculating jet cross sections in NLO QCD journal February 1997
Measurement of the Soft-Drop Jet Mass in p p Collisions at s = 13 TeV with the ATLAS Detector journal August 2018
Measurement of the charged-particle multiplicity inside jets from $$\sqrt{s}=8$$ s = 8 $${\mathrm{TeV}}$$ TeV  pp collisions with the ATLAS detector journal June 2016
Jet substructure at the Large Hadron Collider journal December 2019
A measurement of the calorimeter response to single hadrons and determination of the jet energy scale uncertainty using LHC Run-1 pp-collision data with the ATLAS detector journal January 2017
The groomed and ungroomed jet mass distribution for inclusive jet production at the LHC journal October 2018
Jet energy scale measurements and their systematic uncertainties in proton-proton collisions at s = 13 TeV with the ATLAS detector journal October 2017
Jet substructure at the Large Hadron Collider: A review of recent advances in theory and machine learning journal November 2019
QCD Matrix Elements + Parton Showers journal November 2001
Event generation with SHERPA 1.1 journal February 2009
A multidimensional unfolding method based on Bayes' theorem journal August 1995
Soft drop groomed jet angularities at the LHC journal June 2019
The ATLAS Simulation Infrastructure journal September 2010
A study of jet mass distributions with grooming journal July 2017
Sudakov safety in perturbative QCD journal June 2015
The new LUCID-2 detector for luminosity measurement and monitoring in ATLAS journal July 2018
Tuning Monte Carlo generators: The Perugia tunes journal October 2010
Generalized fragmentation functions for fractal jet observables journal June 2017
HERWIG 6: an event generator for hadron emission reactions with interfering gluons (including supersymmetric processes) journal January 2001
The ATLAS Experiment at the CERN Large Hadron Collider journal August 2008
Tuning PYTHIA 8.1: the Monash 2013 tune journal August 2014
Herwig++ physics and manual journal November 2008
Study of the material of the ATLAS inner detector for Run 2 of the LHC journal December 2017
Production and integration of the ATLAS Insertable B-Layer journal May 2018
Next-to-leading order calculation of three-jet observables in hadron-hadron collisions journal November 2003
New Generation of Parton Distributions with Uncertainties from Global QCD Analysis journal July 2002
Investigating the topology dependence of quark and gluon jets journal March 2019
Soft drop journal May 2014
Measurements of the differential jet cross section as a function of the jet mass in dijet events from proton-proton collisions at s = 13 $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV journal November 2018
The catchment area of jets journal April 2008
Bootstrap Methods: Another Look at the Jackknife journal January 1979
A brief introduction to PYTHIA 8.1 journal June 2008
Resummation of non-global QCD observables journal July 2001
New parton distributions for collider physics journal October 2010
Calculating the charge of a jet journal November 2012
Parton distributions for the LHC journal July 2009
Factorization for groomed jet substructure beyond the next-to-leading logarithm journal July 2016
Calculating Track-Based Observables for the LHC journal September 2013
Constraining MPI models using σ eff and recent Tevatron and LHC Underlying Event data journal October 2013
Parton distributions with LHC data journal February 2013
Jet Charge at the LHC journal May 2013
Nonperturbative corrections to soft drop jet mass journal December 2019
Event generation with Sherpa 2.2 journal January 2019
Jet substructure studies with CMS open data journal October 2017
Measurement of jet-substructure observables in top quark, W boson and light jet production in proton-proton collisions at s$$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV with the ATLAS detector journal August 2019
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
Interleaved parton showers and tuning prospects journal March 2011
Geant4—a simulation toolkit
  • Agostinelli, S.; Allison, J.; Amako, K.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 506, Issue 3 https://doi.org/10.1016/S0168-9002(03)01368-8
journal July 2003
Towards an understanding of jet substructure journal September 2013
The jet mass distribution after Soft Drop journal February 2018
Better jet clustering algorithms journal August 1997
Soft-collinear factorization in effective field theory journal February 2002

Figures / Tables (18)


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