[論文レビュー] Measurement of the production of charm jets tagged with ${ m D^0}$ mesons in pp collisions at $\sqrt{s}$ = 5.02 and 13 TeV

ALICE Collaboration, Adamova, Dagmar+1040 more|arXiv (Cornell University)|Apr 21, 2022

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、LHCのALICE検出器を用いて、√s = 5.02および13 TeVのpp衝突において、完全に再構成されたD⁰メソンでタグ付けされた charm ジェットの最初の測定を報告する。5 < pT,chjet < 50 GeV/cおよびR = 0.2–0.6のジェットにおける、ジェット軸に沿ったD⁰メソンが持つ運動量分率zch||を分析することで、この研究はcharmジェットの構造に関する高精度なデータを提供し、NLO pQCD計算と良好に一致しており、分岐関数の精緻化およびモンテカルロイベントジェネレータの改善に重要な情報を提供する。

ABSTRACT

The measurement of the production of charm jets, identified by the presence of a ${ m D^0}$ meson in the jet constituents, is presented in proton-proton collisions at centre-of-mass energies of $\sqrt{s}$ = 5.02 and 13 TeV with the ALICE detector at the CERN LHC. The ${ m D^0}$ mesons were reconstructed from their hadronic decay ${ m D^0} ightarrow { m K^-}π^+$ and the respective charge conjugate. Jets were reconstructed from ${ m D^0}$-meson candidates and charged particles using the anti-$k_{ m T}$ algorithm, in the jet transverse momentum range $5

研究の動機と目的

• √s = 5.02および13 TeVのpp衝突におけるcharmジェット内D⁰メソンが持つ運動量分率zch||を測定すること。
• グルーオン分裂やフレーバー励起などの高次のQCD過程がジェット構造に与える感度を調査すること。
• モンテカルロイベントジェネレータのチューニングおよび分岐関数パラメータ化の改善に寄与する、charmジェット生成に関する高精度なデータを提供すること。
• 従来のALICE測定（√s = 7 TeV）をより高いエネルギーおよびより低いpT範囲に拡張し、重クォーク生成に関する微分的制約を強化すること。
• 2つの衝突エネルギーと複数のジェット解像度パラメータを用いた補足的データを提供することで、分岐関数のグローバルフィットを支援すること。

提案手法

• D⁰メソンは、ALICE検出器を用いてD⁰ → K⁻π⁺およびその電荷共役を用いて再構成された。
• ジェットは、D⁰候補および荷電粒子を用いて、解像度パrameter R = 0.2, 0.4, 0.6および5.02 TeVではR = 0.3を用いた反-kTアルゴリズムで再構成された。
• zch||は、ジェットの横方向運動量のうち、D⁰メソンがジェット軸に沿って持ち込む割合として定義され、0.4 < zch|| < 1.0の範囲で測定された。
• ジェットが|ηjet| < 0.9 − Rを満たすように制限され、pT,chjetの4つのビン（5–50 GeV/c）で測定が実施された。
• 結果は、leading-orderおよびnext-to-leading-order pQCD計算の予測およびさまざまなモンテカルロイベントジェネレータの予測と比較された。
• 追加の比較は、√s = 5.02 TeVにおけるR = 0.3で実施され、結果は付録に提示された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 √s = 5.02および13 TeVにおける、charmジェット内のD⁰メソンのzch||分布は、ジェット横方向運動量および衝突エネルギーにどのように依存するか？
• RQ2 NLO pQCD計算およびモンテカルロイベントジェネレータは、特に低pT,chjet領域で測定されたzch||分布をどの程度正確に記述できるか？
• RQ3 ジェット解像度パrameter Rが測定されたzch||分布に与える影響は何か？また、R = 0.3での結果は他のR値とどのように比較できるか？
• RQ4 より高いエネルギーおよびより低いpTでの新しい測定は、以前のデータと比較して、重クォーク分岐関数に関する制約をどの程度強化するか？
• RQ5 以前の実験（例：√s = 7 TeVでのATLAS）で観測された乖離（特に低zch||領域）を、このデータは解消できるか？

主な発見

• D⁰タグ付きジェットの測定されたzch||分布は、すべてのpT,chjetビンおよびR値でNLO pQCD計算と良好に一致しており、さまざまなモンテカルロイベントジェネレータの予測とも整合性を示した。
• 低pT,chjet（5–10 GeV/c）領域で、特に低zch||領域に乖離が観測され、グルーオン分裂やフレーバー励起などの高次のQCD過程の寄与が可能性として示唆された。
• √s = 13 TeVでのデータは、従来のALICE測定（√s = 7 TeV）と比較して運動量領域を拡張し、低pT領域における統計的精度を向上させた。
• √s = 5.02 TeVにおけるR = 0.3での測定は、他のR値と一貫した傾向を示し、zch||観測量が異なるジェット解像度パラメータにわたって頑健であることを支持した。
• 結果は、特にZM-VFNSフレームワークにおいて、グルーオンからDメソンへの分岐関数を制約することで、分岐関数のグローバルフィットに貴重な情報を提供した。
• 完全に再構成されたD⁰メソンを用いたジェット内測定は、重クォーク生成ダイナミクスを調べる強力なプローブであることが確認され、重イオン衝突におけるクォーク–グルーオンプラズマ内エネルギー損失の理解にも影響を与える。