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

Measurement of substructure-dependent suppression of large-radius jets with charged particles in Pb+Pb collisions with ATLAS

Journal Article · · Physics Letters. B
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Measurements of jet substructure in Pb+Pb collisions provide key insights into the mechanism of jet quenching in the hot and dense QCD medium created in these collisions. This Letter presents a measurement of the suppression of large-radius jets with a radius parameter of $R = 1.0$ and its dependence on the jet substructure. The measurement uses 1.72 nb$$^{-1}$$ of Pb+Pb data and 255 pb$$^{-1}$$ of $pp$ data, both at $$\sqrt{s_{_\mathrm{NN}}} = 5.02$$ TeV, recorded with the ATLAS detector at the Large Hadron Collider. Large-radius jets are reconstructed by reclustering $R = 0.2$ calorimetric jets and are measured for transverse momentum above $200$ GeV. Jet substructure is evaluated using charged-particle tracks, and the overall level of jet suppression is quantified using the jet nuclear modification factor ($$R_\mathrm{AA}$$). The jet $$R_\mathrm{AA}$$ is measured as a function of jet $$p_{\mathrm{T}}$$, the charged $$k_t$$ splitting scale ($$\sqrt{d_{12}}$$), and the angular separation ($$dR_{12}$$) of two leading sub-jets. The jet $$R_\mathrm{AA}$$ gradually decreases with increasing $$\sqrt{d_{12}}$$, implying significantly stronger suppression of large-radius jets with larger $$k_t$$ splitting scale. The jet $$R_\mathrm{AA}$$ gradually decreases for $$dR_{12}$$ in the range $$0.01{-}0.2$$ and then remains consistent with a constant for $$ΔR_{12} \gtrsim 0.2$$. The observed significant dependence of jet suppression on the jet substructure will provide new insights into its role in the quenching process.
Research Organization:
Columbia University, New York, NY (United States); Univ. of Colorado, Boulder, CO (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), Nuclear Physics (NP)
Contributing Organization:
ATLAS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-76SF00515; FG02-03ER41244; FG02-86ER40281
OSTI ID:
3004974
Alternate ID(s):
OSTI ID: 3020343
Report Number(s):
arXiv:2504.04805
Journal Information:
Physics Letters. B, Journal Name: Physics Letters. B Vol. 871; ISSN 0370-2693
Publisher:
ElsevierCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (39)

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Jet coherence in QCD media: the antenna radiation spectrum journal January 2013
Visualizing how the structure of large-radius jets shapes their wakes journal January 2026
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Soft drop journal May 2014
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A brief introduction to PYTHIA 8.1 journal June 2008
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Measurement of the jet radius and transverse momentum dependence of inclusive jet suppression in lead–lead collisions at sNN=2.76 TeV with the ATLAS detector journal February 2013
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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
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Studying the QGP with Jets at the LHC and RHIC journal May 2022
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Jet Substructure as a New Higgs-Search Channel at the Large Hadron Collider journal June 2008
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