[論文レビュー] Measurement of jet spectra in Pb-Pb collisions at $\sqrt{s_{NN}}$=2.76 TeV with the ALICE detector at the LHC

M. Verweij|arXiv (Cornell University)|Aug 30, 2012

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 6被引用数 4

ひとこと要約

本論文では、ALICE検出器を用いて、√sNN = 2.76 TeV の Pb-Pb 衝突におけるジェット横運動量スペクトルの測定を報告する。反-kT ジェットクラスタリングとアンフォールディング技術を用い、背景の揺らぎおよび検出器効果を補正する。主な結果として、中心的衝突における強いジェット抑制が観測され、30 GeV/c における核修飾係数 RAA ≈ 0.2 である。これは、クォーク-グルーオンプラズマ内でのパートンエネルギー損失に起因する顕著なジェットクエンチングを示している。

ABSTRACT

We report a measurement of transverse momentum spectra of jets detected with the ALICE detector in Pb-Pb collisions at sqrt(sNN)=2.76 TeV. Jets are reconstructed from charged particles using the anti-kt jet algorithm. The background from soft particle production is determined for each event and subtracted. The remaining influence of underlying event fluctuations is quantified by embedding different probes into heavy-ion data. The reconstructed transverse momentum spectrum is corrected for background fluctuations by unfolding. We compare the inclusive jet spectra reconstructed with R=0.2 and R=0.3 for different centrality classes and compare the jet yield in Pb-Pb and pp events.

研究の動機と目的

• チャージド粒子を用いて、√sNN = 2.76 TeV の Pb-Pb 衝突における包含的ジェット横運動量スペクトルを測定すること。
• アンフォールディング技術を用いて、背景の揺らぎ（基礎的イベント由来）および検出器効果を補正すること。
• 核修飾係数 RAA を用いたジェットクエンチングの定量的評価を行い、モンテカルロモデルと比較すること。
• 重イオン環境下におけるジェット収率および広がりに及ぼすジェット半径（R = 0.2 および R = 0.3）の影響を評価すること。
• ALICEデータと JEWEL モンテカルロシミュレーションを比較することで、エネルギー損失モデルの妥当性を検証すること。

提案手法

• ジェットは、R = 0.2 および R = 0.3 を用いた反-kT アルゴリズムにより、|η| < 0.5 および pT > 0.15 GeV/c の範囲でチャージド粒子から再構築する。
• 背景密度 ρ は、非主要 kT クラスタの中央値 pT/A を用いてイベントごとに推定され、ジェット pT から差し引かれてソフト背景を抑制する。
• 背景の揺らぎに起因するスメアリングをモデル化するため、測定された δpT 分布から応答行列が構築され、トラッキング効率のシミュレーションによる検出器効果と組み合わせる。
• 正則化を用いた χ² 最小化法によりアンフォールディングを実施し、解の安定性を確保する。アンフォールディングスペクトルに局所的なパワーローの挙動を優遇する。
• 正則化強度 β は、ペナルティ項の支配を避けるように調整され、再折り返しスペクトルが測定データに適合するように保証される。
• アンフォールディングスペクトルは 250 GeV/c まで延長され、測定された pT min より下および pT max より上からのフィードインを可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中心的 Pb-Pb 衝突におけるジェット横運動量スペクトルは、√sNN = 2.76 TeV の pp 衝突と比較してどの程度変化しているか？
• RQ2 背景の揺らぎおよび検出器効果が測定されたジェットスペクトルをどの程度歪め、アンフォールディングによってどの程度補正可能か？
• RQ3 Pb-Pb 衝突における R = 0.2 と R = 0.3 のジェットスペクトルを比較した際に、ジェットの広がりの兆候があるか？
• RQ4 JEWEL モンテカルロシミュレーションによるエネルギー損失は、ALICEデータで観測されたジェット抑制をどの程度再現しているか？
• RQ5 核修飾係数 RAA を用いて、ジェットクエンチングの中心性依存性はどのように評価されるか？

主な発見

• 中心的 Pb-Pb 衝突において、ジェット収率の顕著な抑制が観測され、30 GeV/c における核修飾係数 RAA ≈ 0.2 であり、顕著なジェットクエンチングが示されている。
• 核修飾係数 RAA は、中心的から外側の衝突へ移行するに従い増加し、密度の高い媒体内でのエネルギー損失と整合的な明確な中心性依存性を示している。
• R = 0.2 と R = 0.3 のジェットスペクトル比は、真空でのジェット生成と整合的であり、媒体内での顕著なジェット広がりの兆候は見られない。
• アンフォールディングされたジェットスペクトルは、測定スペクトルが 5σ(δpT) よりも信頼できる範囲に限定され、ソフト背景の汚染を低減するため、最小 pT カットオフをそれに合わせて設定した。
• 正則化による系統的不確実性は、中心的イベントで約 10%、外側イベントで約 4% であり、アンフォールディング手順の安定性を反映している。
• ALICEのチャージドジェットデータと、エネルギー損失をシミュレートした JEWEL モンテカルロシミュレーションとの間に良好な一致が観測され、クォーク-グルーオンプラズマ内でのエネルギー損失モデルの妥当性が裏付けられた。