[논문 리뷰] Centrality dependence of charged jets in p-Pb collisions at $\sqrt{s_\mathrm{NN}} = 5.02$ TeV measured with the ALICE detector

Rüdiger Haake|arXiv (Cornell University)|2015. 03. 22.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 ALICE 검출기로 5.02 TeV에서의 p–Pb 충돌에서 중심도에 따라 달라지는 양성자기류 생성의 첫 측정을 제시한다. 하이브리드 중심도 접근법을 적용하고 R = 0.2 및 R = 0.4에서의 기체 단면적과 핵소결합 인자(QpPb)를 측정함으로써, 분석은 중심도 의존성이 유의미하게 없음을 발견하여, 기체 생성에 대한 냉각 핵물질 효과가 최소임을 시사한다.

ABSTRACT

Highly energetic jets are sensitive probes for the kinematics and the topology of nuclear collisions. Jets are collimated sprays of charged and neutral particles, which are produced in the fragmentation of hard scattered partons in an early stage of the collision. The measurement of jet spectra in p-Pb collisions provides an important way of quantifying the effects of cold nuclear matter in the initial state on jet production, fragmentation, and hadronization. Unlike in Pb-Pb collisions, strong hot nuclear matter effects - e.g. from quark-gluon plasma formation - are not expected to occur in p-Pb collisions. Hence, cold nuclear matter effects can be investigated in isolation. The impact of cold nuclear matter effects on charged jet spectra is expected to depend on the event centrality. Higher event centralities are principally connected to a higher probability for an interaction of proton and lead-nucleus and therefore also for a possible nuclear modification. This article is the conference proceeding of a talk, in which centrality-dependent properties of charged jets in p-Pb measured by ALICE were shown for the first time. The focus is here on the fully corrected jet production cross sections and the nuclear modification factors. Additionally, the jet radial structure is explored by comparing jet spectra reconstructed with different resolution parameters.

연구 동기 및 목표

• 중심도 의존성을 연구함으로써 p–Pb 충돌에서 냉각 핵물질 효과가 기체 생성에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• p–Pb 시스템에서 냉각 핵물질 효과를 분리함으로써 Pb–Pb 충돌에 대한 기준 측정을 제공하기 위해.
• 다른 해상도 파am터(R = 0.2 및 R = 0.4) 간의 단면적 비율을 사용하여 기체의 반경 구조를 탐색하기 위해.
• 다중도와 Pb 측 충돌 수(Ncoll)를 조합한 새로운 하이브리드 중심도 추정 방법을 적용하여 기체 분석의 향상을 위해.

제안 방법

• ITS 및 TPC의 충전 입자 궤적을 이용하여 반-kt 알고리즘으로 기체 재구성하며, |η| < 0.9 및 pT > 150 MeV/c 범위 내에서 수행한다.
• 배경 보정을 위해 kT 알고리즘을 사용하여 이벤트별 배경 밀도(ρ)를 추정하고, 수용도 영향을 보상하기 위해 트랙 밀도로 스케일링한다.
• 원시 기체 스펙트럼에 검출기 응답 보정을 적용하여 완전히 보정된 기체 생성 단면적을 확보한다.
• 핵소결합 인자 QpPb는 두 개의 Ncoll 추정자인 Ncoll^mult(다중도에서 유도)와 Ncoll^Pb-side(Pb 측 기하학적 추정)를 사용하여 계산되며, pp 기준은 7 TeV 데이터에서 스케일링된다.
• 기체 단면적 비율 R(0.2, 0.4)는 R = 0.2에서의 dσ/dpT를 R = 0.4에서의 dσ/dpT로 나누어 반경 기체 구조를 탐색한다.
• 중심도 클래스는 VZERO 및 ZDC 신호를 사용하여 선별되며, 다중도와 기하학적 추정을 조합한 하이브리드 중심도 접근법을 적용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 p–Pb 충돌에서 기체 생성률이 이벤트 중심도에 따라 달라지며, 냉각 핵물질 효과를 나타내는가?
• RQ2 다른 중심도 추정자(Ncoll^mult 대비 Ncoll^Pb-side)는 기체 수정의 해석에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 중심도가 증가함에 따라 기체의 반경 구조(수렴성)에 유의미한 변화가 있는가?
• RQ4 QpPb로 정량화된 p–Pb에서의 기체 스펙트럼은 pp 충돌의 예측과 얼마나 다를까?

주요 결과

• R = 0.2 및 R = 0.4에서 완전히 보정된 충전 기체 생성 단면적은 중심도 간격에서 유의미한 변동이 없음을 보였다.
• 두 Ncoll 추정자 모두에서 모든 중심도 클래스에서 핵소결합 인자 QpPb는 일치하며, 냉각 핵물질 효과가 강하게 작용하지 않음을 시사한다.
• Ncoll^mult 또는 Ncoll^Pb-side를 사용할 경우 QpPb에 유의미한 중심도 의존성이 관측되지 않았으며, 클래스 간 오차 범위가 겹쳤다.
• 기체 단면적 비율 R(0.2, 0.4)는 중심도 의존성이 없음을 보였으며, 기체 반경 구조에 변화가 없음을 시사한다.
• 두 Ncoll 추정자 간의 작은 차이는 하이브리드 중심도 방법의 시스템적 오차로 해석된다.
• 결과는 p–Pb 충돌에서 기체 억제 또는 강화가 없음을 완전히 반영하며, pQCD 예측과 최소 핵물질 효과와 일치한다.