[論文レビュー] Multiplicity dependence of charged-particle jet production in pp collisions at $\mathbf {\sqrt{s}}=\mathbf {13~TeV}$

ALICE Collaboration|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2022

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、ALICE検出器を用いて、√s = 13 TeV の pp 衝突における最初の多重度依存性を持つ荷電粒子ジェット生成の測定を報告する。R = 0.2–0.7 の反-kT アルゴリズムを用いて荷電粒子トラックからジェットを再構築し、前方の V0 多重度によってイベントをカテゴリ化することで、ジェット収率が多重度に応じて増加することが判明した。特に、最高多重度では pT や R に対して弱い依存性を示し、NLO pQCD 計算が LO よりもデータをよく記述しているが、20 GeV/c 未満の低 pT の断面積を過剰に推定している。

ABSTRACT

The multiplicity dependence of jet production in pp collisions at the centre-of-mass energy of $\sqrt{s} = 13\ \mathrm{TeV}$ is studied for the first time. Jets are reconstructed from charged particles using the anti-$k_\mathrm{T}$ algorithm with resolution parameters $R$ varying from $0.2$ to $0.7$. The jets are measured in the pseudorapidity range $|η_{ m jet}|< 0.9-R$ and in the transverse momentum range $5

研究の動機と目的

• 高エネルギー pp 衝突における荷電粒子ジェット生成の多重度依存性を調査すること。
• 高多重度イベントにおけるジェット生成パターンが、重イオン衝突におけるものに類似しているかどうかを検証し、集団的挙動の可能性を検討すること。
• 小スケール系における複数のパートン散乱（MPI）およびハドロン化メカニズムの役割を評価すること。
• ハドロン衝突における粒子生成の理論的モデルに制約を加えること。

提案手法

• R = 0.2 から 0.7 の解像度パラメータを用いた反-kT アルゴリズムにより、荷電粒子トラックからジェットを再構築した。
• ALICE の前方 V0 検出器で測定した荷電粒子多重度に基づいてイベントを選別し、自己相関を最小限に抑えた。
• 5 < pch_T,jet < 140 GeV/c の範囲および |ηjet| < 0.9−R の領域で、包含ジェット横断モーメント（pT）微分断面積を測定した。
• 検出器効果を補正するためアンフォールディング補正を適用し、系統的不確実性を推定した。
• データを次期最小オーダー（LO）および次次期最小オーダー（NLO）の摂動的QCD計算と比較した。
• 異なる R 値における断面積比を分析し、ジェットフラグメンテーションの角度依存性を調べた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 √s = 13 TeV の pp 衝突における荷電粒子ジェットの生成率は、イベント多重度にどのように依存するか？
• RQ2 NLO pQCD 計算は、異なる pT および多重度チャンクにおける測定されたジェット断面積をどの程度よく記述するか？
• RQ3 高多重度におけるジェット収率は、ジェット解像度パラメータ R や横断モーメント pT にどのように依存するか？
• RQ4 PYTHIA などの現在のモンテカルロモデルは、観測された多重度依存性をどの程度よく再現するか？
• RQ5 異なる R 値における断面積比は、ジェットフラグメンテーションダイナミクスにどのような洞察を提供するか？

主な発見

• 自己正規化された荷電粒子多重度に応じてジェット収率が増加しており、高多重度イベントでジェット生成が強化されていることを示している。
• NLO pQCD 計算は LO よりもデータをよく記述しているが、20 GeV/c 未満の低 pT では断面積を過剰に推定している。
• ジェット収率の多重度依存性は、最高多重度では pT や解像度パラメータ R に対してほとんど変化しない。
• 異なる R 値における断面積比はモデルの予測と整合しており、ジェットフラグメンテーションの角度依存性に関する洞察を提供している。
• 観測された多重度依存性は、PYTHIA によって定性的に再現可能であるが、定量的整合性を得るためには、多粒子生成のための新たなメカニズムが必要である。
• これらの結果は、幾何的スケーリングをはるかに超える高密度のグルーオン状態が、最高多重度で存在することを支持している。