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U.S. Department of Energy
Office of Scientific and Technical Information

Strong Constraints on Jet Quenching in Centrality-Dependent p+Pb Collisions at 5.02 TeV from ATLAS

Journal Article · · Physical Review Letters
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  1. Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Marseille (France). Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), Institut National de Physique Nucleaire et de Physique des Particules (IN2P3); Aix-Marseille Université (France); The ATLAS Collaboration. et al.
Jet quenching is the process of color-charged partons losing energy via interactions with quark-gluon plasma droplets created in heavy-ion collisions. The collective expansion of such droplets is well described by viscous hydrodynamics. Similar evidence of collectivity is consistently observed in smaller collision systems, including p p and p + Pb collisions. In contrast, while jet quenching is observed in Pb + Pb collisions, no evidence has been found in these small systems to date, raising fundamental questions about the nature of the system created in these collisions. The ATLAS experiment at the Large Hadron Collider has measured the yield of charged hadrons correlated with reconstructed jets in 0.36 nb-1 of p + Pb and 3.6 pb-1 of pp collisions at 5.02 TeV. The yields of charged hadrons with $${p}^{ch}_{T}$$ > 0.5 GeV near and opposite in azimuth to jets with $${p}^{jet}_{T}$$ > 30 or 60 GeV, and the ratios of these yields between p + Pb and pp collisions, IpPb, are reported. The collision centrality of p + Pb events is categorized by the energy deposited by forward neutrons from the struck nucleus. The IpPb values are consistent with unity within a few percent for hadrons with $${p}^{ch}_{T}$$ > 4 GeV at all centralities. These data provide new, strong constraints that preclude almost any parton energy loss in central p + Pb collisions.
Research Organization:
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States); Univ. of Colorado, Boulder, CO (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE; USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
The ATLAS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-05CH11231; FG02-03ER41244
OSTI ID:
2281835
Alternate ID(s):
OSTI ID: 2342138
Journal Information:
Physical Review Letters, Journal Name: Physical Review Letters Journal Issue: 7 Vol. 131; ISSN 0031-9007
Publisher:
American Physical Society (APS)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (55)

Setting the string shoving picture in a new frame journal March 2021
Charged-particle nuclear modification factors in PbPb and pPb collisions at s N N = 5.02 $$ \sqrt{s_{\mathrm{N}\;\mathrm{N}}}=5.02 $$ TeV journal April 2017
The production of isolated photons in PbPb and pp collisions at $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} $$ = 5.02 TeV journal July 2020
Z-boson production in p-Pb collisions at $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} $$ = 8.16 TeV and Pb-Pb collisions at $$ \sqrt{s_{\mathrm{NN}}} $$ = 5.02 TeV journal September 2020
Jet quenching from heavy to light ion collisions journal September 2021
The Angantyr model for heavy-ion collisions in Pythia8 journal October 2018
Measurement of prompt D0, D+, D*+, and DS+$$ {\mathrm{D}}_{\mathrm{S}}^{+} $$ production in p–Pb collisions at sNN$$ \sqrt{{\mathrm{s}}_{\mathrm{NN}}} $$ = 5.02 TeV journal December 2019
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Is there jet quenching in pPb? journal June 2014
Measurement of jet fragmentation in 5.02 TeV proton–lead and proton–proton collisions with the ATLAS detector journal October 2018
Rapidity-dependent jet energy loss in small systems with finite-size effects and running coupling journal August 2017
Centrality and rapidity dependence of inclusive jet production in s NN = 5.02 TeV proton–lead collisions with the ATLAS detector journal September 2015
Measurement of charged jet production cross sections and nuclear modification in p–Pb collisions at s NN = 5.02  TeV journal October 2015
Charged-particle distributions in s = 13  TeV pp interactions measured with the ATLAS detector at the LHC journal July 2016
Transverse momentum, rapidity, and centrality dependence of inclusive charged-particle production in s NN = 5.02   TeV p + Pb collisions measured by the ATLAS experiment journal December 2016
Absence of jet quenching in peripheral nucleus–nucleus collisions journal October 2017
Constraints on jet quenching in p–Pb collisions at s NN = 5.02  TeV measured by the event-activity dependence of semi-inclusive hadron-jet distributions journal August 2018
Z boson production in Pb+Pb collisions at s NN = 5.02 TeV measured by the ATLAS experiment journal March 2020
Nuclear modification factor of light neutral-meson spectra up to high transverse momentum in p–Pb collisions at s NN = 8.16 TeV journal April 2022
Studying the QGP with Jets at the LHC and RHIC journal May 2022
Relativistic Fluid Dynamics in and out of Equilibrium book January 2019
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
The ATLAS Experiment at the CERN Large Hadron Collider journal August 2008
Dijet azimuthal correlations and conditional yields in p p and p + Pb collisions at s N N = 5.02 TeV with the ATLAS detector journal September 2019
Predicting parton energy loss in small collision systems journal May 2021
Exclusive dimuon production in ultraperipheral Pb + Pb collisions at s N N = 5.02 TeV with ATLAS journal August 2021
Centrality categorization for R p ( d ) + A in high-energy collisions journal September 2014
Centrality dependence of particle production in p − Pb collisions at s NN = 5.02 TeV journal June 2015
Evidence for x -dependent proton color fluctuations in p A collisions at the CERN Large Hadron Collider journal January 2016
Centrality dependence of high energy jets in p + Pb collisions at energies available at the CERN Large Hadron Collider journal April 2016
Jets in d ( p ) − A collisions: Color transparency or energy conservation journal May 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
Ratios of jet and hadron spectra at LHC energies: Measuring high- pT suppression without a pp reference journal April 2022
Production of hadrons at large transverse momentum at 200, 300, and 400 GeV journal June 1975
Jet energy scale measurements and their systematic uncertainties in proton-proton collisions at s = 13     TeV with the ATLAS detector journal October 2017
Global analysis of color fluctuation effects in proton– and deuteron–nucleus collisions at RHIC and the LHC journal October 2018
Measurement of Z Boson Production in Pb-Pb Collisions at s N N = 2.76     TeV with the ATLAS Detector journal January 2013
Centrality-Dependent Modification of Jet-Production Rates in Deuteron-Gold Collisions at s N N = 200     GeV journal March 2016
Medium-Induced Modification of Z -Tagged Charged Particle Yields in Pb + Pb Collisions at 5.02 TeV with the ATLAS Detector journal February 2021
Discovering Partonic Rescattering in Light Nucleus Collisions journal May 2021
Constraints on the Initial State of Pb-Pb Collisions via Measurements of Z -Boson Yields and Azimuthal Anisotropy at sNN=5.02  TeV journal August 2021
Jet measurements in heavy ion physics journal June 2018
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
Measurement of flow harmonics with multi-particle cumulants in Pb+Pb collisions at $$\sqrt{s_{\mathrm {NN}}}=2.76$$ s NN = 2.76  TeV with the ATLAS detector journal November 2014
Measurement of the centrality dependence of the charged-particle pseudorapidity distribution in proton–lead collisions at $$\sqrt{s_{_\text {NN}}} = 5.02$$ s NN = 5.02  TeV with the ATLAS detector journal April 2016
EPPS16: nuclear parton distributions with LHC data journal March 2017
Performance of the ATLAS trigger system in 2015 journal May 2017
Jet quenching in high-energy heavy-ion collisions journal November 2015
Small System Collectivity in Relativistic Hadronic and Nuclear Collisions journal October 2018
Proton–Lead Collisions at the CERN LHC journal October 2016
Collective Flow and Viscosity in Relativistic Heavy-Ion Collisions journal October 2013
HIJING 1.0: A Monte Carlo program for parton and particle production in high energy hadronic and nuclear collisions dataset January 2019