[논문 리뷰] Multiplicity dependence of charged-particle jet production in pp collisions at $\mathbf {\sqrt{s}}=\mathbf {13~TeV}$

ALICE Collaboration|arXiv (Cornell University)|2022. 01. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 1

한 줄 요약

이 연구는 ALICE 검출기로 13 TeV에서의 pp 충돌에서 처음으로 다중도 기반의 양성전자 빔 생성을 측정한다. 반-kt 알고리즘을 사용하여 R = 0.2–0.7 범위의 충돌에서 충전 입자 궤적에서 빔을 재구성하고, 전방 V0 다중도로 사건을 분류함으로써, 빔 수확률이 다중도에 따라 증가함을 발견하였으며, 최고 다중도에서 pT 및 R에 대해 약한 의존성을 보였고, LO 계산보다 NLO pQCD 계산이 데이터를 더 잘 기술하지만, 20 GeV/c 이하의 낮은 pT 영역에서는 과대평가함을 확인함.

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

연구 동기 및 목표

• 고에너지 pp 충돌에서 충전 입자 빔 생성의 다중도 의존성을 조사하기 위해.
• 고다중도 사건에서의 빔 생성 패턴이 고체-핵 충돌에서의 것과 유사한지를 테스트하여 집단적 행동을 시사하기 위해.
• 소규모 시스템에서 다중 파트온 상호작용(MPI) 및 하드론화 메커니즘의 역할을 평가하기 위해.
• 강입자 충돌에서 입자 생성 이론 모델에 대한 제약 조건을 제공하기 위해.

제안 방법

• 해상도 파rameter R = 0.2에서 0.7까지의 반-kt 알고리즘을 사용하여 충전 입자 궤적에서 빔을 재구성함.
• 자기상관관계를 최소화하기 위해 ALICE V0 전방 검출기로 측정한 충전 입자 다중도 기반으로 사건을 선택함.
• 5 < pch_T,jet < 140 GeV/c 범위와 |ηjet| < 0.9−R 내에서 포함 빔 횡방향 운동량(pT) 미분 단면적을 측정함.
• 검출기 효과를 보정하기 위해 편향 보정(correction)을 적용하고 체계적 불확실성을 추정함.
• 데이터를 최초 순서(LO) 및 다음 최소 순서(NLO) 양자 chromodynamics(pQCD) 계산과 비교함.
• 다른 R 값 간의 단면적 비율을 분석하여 빔 분열의 각도 의존성을 탐색함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 √s = 13 TeV에서의 pp 충돌에서 빔 생성률은 사건 다중도에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ2 NLO pQCD 계산은 다양한 pT 및 다중도 백터에서 측정된 빔 단면적을 어느 정도 잘 기술하는가?
• RQ3 고다중도에서 빔 수확률은 빔 해상도 파rameter R과 횡방향 운동량에 따라 어떻게 의존하는가?
• RQ4 현재의 몬테카를로 모델인 PYTHIA는 관측된 다중도 의존성을 어느 정도 잘 기술하는가?
• RQ5 다른 R 값 간의 단면적 비율은 빔 분열 역학에 대해 어떤 통찰을 제공하는가?

주요 결과

• 자기정규화된 충전 입자 다중도에 따라 빔 수확률이 증가하여 고다중도 사건에서 빔 생성이 증가함을 시사함.
• LO보다 NLO pQCD 계산이 데이터를 더 잘 기술하지만, 20 GeV/c 이하의 낮은 pT 영역에서는 과대평가함.
• 고다중도에서 빔 수확률의 다중도 의존성은 pT 및 해상도 파rameter R에 대해 약한 변화를 보임.
• 다른 R 값에 대한 단면적 비율은 모델 예측과 일치하여 빔 분열의 각도 의존성에 대한 통찰을 제공함.
• 관측된 다중도 의존성은 PYTHIA에 의해 정성적으로 재현되지만, 정량적 일치를 위해서는 다중입자 생성을 위한 새로운 메커니즘이 필요함.
• 결과는 고다중도에서 기하학적 스케일링을 초월한 고밀도 글루온 구조의 새로운 영역 존재를 지지함.