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Office of Scientific and Technical Information

Title: Light-quark and gluon jet discrimination in pp collisions at √s = 7 TeV with the ATLAS detector

Journal Article · · European Physical Journal. C, Particles and Fields
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A likelihood-based discriminant for the identification of quark- and gluon-initiated jets is built and validated using 4.7 fb-1 of proton–proton collision data at √s = 7 TeV collected with the ATLAS detector at the LHC. Data samples with enriched quark or gluon content are used in the construction and validation of templates of jet properties that are the input to the likelihood-based discriminant. The discriminating power of the jet tagger is established in both data and Monte Carlo samples within a systematic uncertainty of ≈ 10–20 %. In data, light-quark jets can be tagged with an efficiency of ≈ 50% while achieving a gluon-jet mis-tag rate of ≈ 25% in a pT range between 40 GeV and 360 GeV for jets in the acceptance of the tracker. The rejection of gluon-jets found in the data is significantly below what is attainable using a Pythia 6 Monte Carlo simulation, where gluon-jet mis-tag rates of 10 % can be reached for a 50 % selection efficiency of light-quark jets using the same jet properties.

Research Organization:
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC)
Contributing Organization:
The ATLAS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-05CH11231
OSTI ID:
1407225
Journal Information:
European Physical Journal. C, Particles and Fields, Journal Name: European Physical Journal. C, Particles and Fields Journal Issue: 8 Vol. 74; ISSN 1434-6044
Publisher:
SpringerCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (47)

Multiparton interactions with an x-dependent proton size journal May 2011
Energy correlation functions for jet substructure journal June 2013
Pure samples of quark and gluon jets at the LHC journal October 2011
Search for high massγγ resonances in $$e^ + e^ - \to \ell ^ + \ell ^ - \gamma \gamma $$ , $$\nu \bar \nu \gamma \gamma $$ and $$q\bar q\gamma \gamma $$ at LEP Iat LEP I journal December 1996
Search for high massγγ resonances in $$e^ + e^ - \to \ell ^ + \ell ^ - \gamma \gamma $$ , $$\nu \bar \nu \gamma \gamma $$ and $$q\bar q\gamma \gamma $$ at LEP Iat LEP I journal June 1996
The topology dependence of charged particle multiplicities in three-jet events journal October 1997
Experimental properties of gluon and quark jets from a point source journal January 1999
Experimental properties of gluon and quark jets from a point source journal November 1999
Automatic generation of tree level helicity amplitudes journal July 1994
Evidence for gluon interference in hadronic Z decays journal June 1995
The subjet multiplicity in quark and gluon jets journal June 1996
A parametrization of the properties of quark jets journal April 1978
Combined neural network — QCD classifier for quark and gluon jet separation journal April 1992
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
Determination of AFBb using jet charge measurements in Z decays journal April 1998
The scale dependence of the hadron multiplicity in quark and gluon jets and a precise determination of CA/CF journal March 1999
A brief introduction to PYTHIA 8.1 journal June 2008
Measurement of the top quark pair production cross-section with ATLAS in the single lepton channel journal May 2012
The p T spectrum in heavy-flavour hadroproduction journal May 1998
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Principles of general final-state resummation and automated implementation journal March 2005
PYTHIA 6.4 physics and manual journal May 2006
Matching matrix elements and shower evolution for top-pair production in hadronic collisions journal January 2007
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
Towards a systematic jet classification journal August 1990
Quark-gluon jet differences in Z 0 decay journal August 1993
Study of jet shapes in inclusive jet production in p p ¯ collisions at s = 1.96     TeV journal June 2005
Comparison of particle production in quark and gluon fragmentation at s ∼ 10     GeV journal July 2007
Measurement of b -jet shapes in inclusive jet production in p p ¯ collisions at s = 1.96     TeV journal October 2008
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Quark and Gluon Tagging at the LHC journal October 2011
Finding gluon jets with a neural trigger journal September 1990
Herwig++ physics and manual journal November 2008
Parton distributions for the LHC journal July 2009
Measurement of inclusive jet and dijet cross sections in proton-proton collisions at 7 TeV centre-of-mass energy with the ATLAS detector journal February 2011
Measurement of multi-jet cross sections in proton–proton collisions at a 7 TeV center-of-mass energy journal November 2011
Performance of the ATLAS Trigger System in 2010 journal January 2012
Electron performance measurements with the ATLAS detector using the 2010 LHC proton-proton collision data journal March 2012
Measurement of the flavour composition of dijet events in pp collisions at $\sqrt{s}=7\ \mbox{TeV}$ with the ATLAS detector journal February 2013
Jet energy measurement with the ATLAS detector in proton-proton collisions at $\sqrt{\mathrm{s}}=7\ \mathrm{TeV}$ journal March 2013
Improved luminosity determination in pp collisions at $\sqrt {s} = 7\ \mathrm{TeV}$ using the ATLAS detector at the LHC journal August 2013
Measurement of jet shapes in top-quark pair events at $\sqrt{s} = 7 \ \mbox{TeV}$ using the ATLAS detector journal December 2013
Parton distributions for the LHC text January 2007

Cited By (29)

Exploring the Perceived Impact of the Chronic Disease Self‐Management Program on Self‐Management Behaviors among African American Women with Lupus: A Qualitative Study journal February 2020
Quark-gluon discrimination in the search for gluino pair production at the LHC journal January 2017
Deep learning in color: towards automated quark/gluon jet discrimination journal January 2017
Investigating the topology dependence of quark and gluon jets journal March 2019
Analytic boosted boson discrimination journal May 2016
Weakly supervised classification in high energy physics journal May 2017
How much information is in a jet? journal June 2017
Systematics of quark/gluon tagging journal July 2017
Casimir meets Poisson: improved quark/gluon discrimination with counting observables journal September 2017
Classification without labels: learning from mixed samples in high energy physics journal October 2017
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