[論文レビュー] Jet Results in pp and Pb-Pb Collisions at ALICE

O. Busch|arXiv (Cornell University)|Jun 12, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 8被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、LHCにおけるppおよびPb-Pb衝突におけるジェット生成について、R = 0.2–0.4のジェットを電荷を帯びた粒子および中性粒子を用いて再構成することで、中央部Pb-Pb衝突において運動量に依存する強いジェット抑制を示した。RAA ≈ 0.5が高運動量領域で観測され、ジェットの広がりやエネルギー再分配は顕著でなく、これはクォーク-グルーオンプラズマにおける媒質誘発放射およびエネルギー損失と整合的である。

ABSTRACT

We report results on jet production in pp and Pb-Pb collisions at the LHC from the ALICE collaboration. The jet cross section in pp collisions at $\sqrt{s}$=2.76 TeV is presented, as well as the charged particle jet production cross section and measurements of the jet fragmentation and jet shape in pp collisions at $\sqrt{s}$=7 TeV. NLO pQCD calculations and simulations from MC event generators agree well with the data. Measurements of jets with a resolution parameter $R$=0.2 in Pb-Pb collisions at $\sqrt{s}_{NN}$=2.76 TeV show a strong, momentum dependent suppression in central events with respect to pp collisions. The centrality dependence of the suppression of charged particle jets relative to peripheral events is presented. The ratio of jet spectra with $R$=0.2 and $R$=0.3 is found to be similar in pp and Pb-Pb events. The analysis of the semi-inclusive distribution of charged particle jets recoiling from a high-$p_{ m T}$ trigger hadron allows an unbiased measurement of the jet structure for larger cone radii.

研究の動機と目的

• √s = 2.76 TeVおよび7 TeVにおけるpp衝突でのジェット生成を測定し、微小場QCD予測を検証すること。
• √sNN = 2.76 TeVにおけるPb-Pb衝突でのジェットクエンチングを測定し、クォーク-グルーオンプラズマのプローブとして用いること。
• 重イオン衝突におけるジェット抑制の中心性依存性とその運動量依存性を調査すること。
• 再結合バイアスを最小限に抑えるために、大きなRを用いた偏りのないジェット構造測定を実施すること。
• NLO pQCDおよびモンテカルロジェネレータ（PYTHIA、Phojet）との比較を通じて、ジェット形状、フラグメンテーション、スペクトルデータの妥当性を検証すること。

提案手法

• ITSおよびTPC内の電荷を帯びた粒子のトラック（pT > 150 MeV/c）を用い、反-kTアルゴリズム（R = 0.2–0.4）でジェットを再構成する。
• EMCalからの中性粒子（ET > 300 MeV、|η| < 0.7）を含め、重複計数を避けるために電荷を帯びたエネルギーを差し引く。
• 検出器シミュレーションに基づくアンフォールディングおよびビンごとの補正を用いて、ジェットスペクトル、形状、フラグメンテーション分布を補正する。
• kTクラスタからの中央部pT密度の中央値を用い、スケーリングを施したことで、荷電＋中性粒子のジェット再構成における背景を差し引く。
• 核修正係数RAA = (d²Njet/dpT,dη)Pb-Pb / (⟨Ncoll⟩ × d²Njetpp/dpT,dη) を定義し、ジェット抑制を定量化する。
• トリガーハドロンを用いた半包含的リコイルジェット解析により、大きなRのジェットにアクセスし、Δrecoil = (1/Ntrig) × (dN/dpT,jet)trig1-2 − c × (1/Ntrig) × (dN/dpT,jet)trig3-4 を適用して相関するジェットを分離する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NLO pQCD計算は、√s = 2.76 TeVおよび7 TeVにおけるpp衝突でのジェット生成をどの程度よく記述できるか？
• RQ2 中央部Pb-Pb衝突におけるジェット生成はpp衝突と比較してどの程度抑制されているか？また、この抑制はジェットのpTおよび中心性にどのように依存するか？
• RQ3 大きなRのリコイルジェットを用いた場合、クォーク-グルーオンプラズマ内にジェットの広がりやエネルギー再分配の兆候が見られるか？
• RQ4 pp衝突におけるジェット形状およびフラグメンテーション分布は、PYTHIAおよびPhojetシミュレーションとどの程度一致するか？
• RQ5 Pb-Pb衝突におけるR = 0.2およびR = 0.3のジェットスペクトル比は、媒質効果によるジェット構造の変化を示唆するか？

主な発見

• √s = 2.76 TeVにおけるpp衝突の包括的ジェット断面積は、ハドロン化効果を含めたNLO pQCD計算とよく一致している。
• pp衝突におけるジェット形状およびフラグメンテーションは、PYTHIA（Perugia0およびPerugia2011）およびPhojetシミュレーションでよく記述されており、フラグメンテーションスペクトルに特徴的なハムバックドプラトーが観測された。
• 中央部Pb-Pb衝突（0–10%中心性）において、R = 0.2のジェットの核修正係数RAAは顕著に1未塔であり、高運動量領域（pT > 50 GeV/c）で ≈0.5に達しており、強いジェットクエンチングを示している。
• RCPの中心性依存性は、中心性が高くなるほど抑制が強くなる傾向を示し、周辺から中央部にかけてRCP値が減少している。
• R = 0.2とR = 0.3のジェットスペクトル比は、ppおよびPb-Pb両方の衝突でPYTHIAの予測と一致しており、媒質内でのジェットコアの広がりに顕著な変化がないことを示唆している。
• R = 0.4および低構成粒子pT閾値（0.15 GeV/c）を用いた半包含的リコイルジェット解析では、エネルギー再分配に顕著な兆候は認められず、ΔIAA^PYTHIAはRおよびpT閾値にわたって一貫していた。