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Office of Scientific and Technical Information

Title: Measurement of angular and momentum distributions of charged particles within and around jets in Pb + Pb and p p collisions at s N N = 5.02 TeV with the ATLAS detector

Journal Article · · Physical Review. C
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Studies of the fragmentation of jets into charged particles in heavy-ion collisions can provide information about the mechanism of jet quenching by the hot and dense QCD matter created in such collisions, the quark-gluon plasma. This paper presents a measurement of the angular distribution of charged particles around the jet axis in √sNN = 5.02 TeV Pb + Pb and pp collisions, using the ATLAS detector at the LHC. The Pb + Pb and pp data sets have integrated luminosities of 0.49 nb-1 and 25 pb-1, respectively. The measurement is performed for jets reconstructed with the anti-kt algorithm with radius parameter R = 0.4 and is extended to an angular distance of r = 0.8 from the jet axis. Results are presented as a function of Pb + Pb collision centrality and distance from the jet axis for charged particles with transverse momenta in the 1- to 63-GeV range, matched to jets with transverse momenta in the 126- to 316-GeV range and an absolute value of jet rapidity of less than 1.7. Modifications to the measured distributions are quantified by taking a ratio to the measurements in pp collisions. Yields of charged particles with transverse momenta below 4 GeV are observed to be increasingly enhanced as a function of angular distance from the jet axis, reaching a maximum at r = 0.6. Charged particles with transverse momenta above 4 GeV have an enhanced yield in Pb + Pb collisions in the jet core for angular distances up to r = 0.05 from the jet axis, with a suppression at larger distances.

Research Organization:
Harvard Univ., Cambridge, MA (United States); Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States); Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA (United States); SLAC National Accelerator Laboratory (SLAC), Menlo Park, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE; USDOE National Nuclear Security Administration (NNSA); USDOE Office of Science (SC)
Contributing Organization:
ATLAS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-05CH11231; AC02-76SF00515; AC52-07NA27344; SC0007881
OSTI ID:
1576669
Report Number(s):
CERN-EP--2019-158; LLNL-JRNL--793460; 064901
Journal Information:
Physical Review. C, Journal Name: Physical Review. C Journal Issue: 6 Vol. 100; ISSN PRVCAN; ISSN 2469-9985
Publisher:
American Physical Society (APS)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (59)

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Studies of jet quenching using isolated-photon+jet correlations in PbPb and pp collisions at sNN=2.76 TeV journal January 2013
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Measurement of inclusive jet charged-particle fragmentation functions in Pb+Pb collisions at s NN = 2.76   TeV with the ATLAS detector journal December 2014
Measurement of jet suppression in central Pb–Pb collisions at s NN = 2.76 TeV journal June 2015
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Measurement of photon–jet transverse momentum correlations in 5.02 TeV Pb + Pb and pp collisions with ATLAS journal February 2019
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Measurement of the azimuthal anisotropy for charged particle production in s N N = 2.76 TeV lead-lead collisions with the ATLAS detector journal July 2012
Measurement of jet fragmentation in PbPb and p p collisions at s NN = 2.76 TeV journal August 2014
Full jet in quark-gluon plasma with hydrodynamic medium response journal April 2017
Measurement of inclusive jet cross sections in p p and PbPb collisions at s NN = 2.76 TeV journal July 2017
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Jet energy scale measurements and their systematic uncertainties in proton-proton collisions at s = 13     TeV with the ATLAS detector journal October 2017
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Measurements of the Nuclear Modification Factor for Jets in Pb + Pb Collisions at s NN = 2.76     TeV with the ATLAS Detector journal February 2015
Angular Structure of the In-Medium QCD Cascade journal June 2015
The ATLAS Simulation Infrastructure journal September 2010
Measurement of the jet fragmentation function and transverse profile in proton–proton collisions at a center-of-mass energy of 7 TeV with the ATLAS detector journal November 2011
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Jet energy resolution in proton-proton collisions at $\sqrt{\mathrm{s}}=7\mbox{ TeV}$ recorded in 2010 with the ATLAS detector journal March 2013
Interpreting single jet measurements in Pb $$+$$ + Pb collisions at the LHC journal January 2016
Performance of the ATLAS trigger system in 2015 journal May 2017
Measurement of jet fragmentation in Pb+Pb and pp collisions at $$\sqrt{{s_\mathrm{NN}}} = 2.76$$ s NN = 2.76 TeV with the ATLAS detector at the LHC journal June 2017
Performance of the ATLAS track reconstruction algorithms in dense environments in LHC Run 2 journal October 2017
Measurement of longitudinal flow decorrelations in Pb+Pb collisions at $$\sqrt{s_{\text {NN}}}=2.76$$ s NN = 2.76 and 5.02 TeV with the ATLAS detector journal February 2018
Jet quenching in high-energy heavy-ion collisions journal November 2015
Heavy Ion Collisions: The Big Picture and the Big Questions journal October 2018