[논문 리뷰] Study of inclusive jet production and jet shapes in proton-proton collisions at sqrt(s) = 7 tev using the atlas detector

Francesc Vives Vaque|arXiv (Cornell University)|2011. 10. 22.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 32인용 수 14

한 줄 요약

이 연구는 ATLAS 검출기를 사용하여 √s = 7 TeV에서의 양성자-양성자 충돌에서 포괄적 제트 생성 단면적 및 제트 형상 측정을 제시한다. 반-kt 알고리즘(R = 0.6)을 사용하여 결과는 검출기 효과를 보정하여 하드론 수준으로 보정되었으며, 양자전자역학의 선회 예측과 양호한 일치를 보이며, LHC 에너지 스케일에서 제트 물리학의 타당성을 검증한다.

ABSTRACT

The Thesis describes the measurements of the cross section for jet production and jet shapes in proton-proton interactions at sqrt(s) = 7 TeV recorded by the ATLAS detector during 2010. The anti-kt algorithm with R = 0.6 is used to reconstruct jets. Results are corrected for detector effects back to the hadron level, and compared to theoretical predictions.

연구 동기 및 목표

• √s = 7 TeV에서의 양성자-양성자 충돌에서의 포괄적 제트 생성 단면적 측정
• LHC 에너지 스케일에서의 pp 충렬에서 제트 형상 연구를 통해 파르톤 쇼어링 및 하드론화 효과 탐색
• 실험적 제트 관측량을 검출기 효과로부터 보정하고, 하드론 수준에서 이론 예측과 비교
• ATLAS 검출기에서 확보한 고에너지 제트 데이터를 사용하여 선회 양자전자역학 계산의 타당성 검증

제안 방법

• 거리 매개변수 R = 0.6를 사용한 반-kt 알고리즘을 이용하여 제트 재구성
• 모의 및 데이터 기반 기법의 조합을 통해 검출기 효과를 보정하여 관측량을 하드론 수준으로 복원
• 제트의 횡방향 운동량과 빠르기 함수로서 단일 단면적 측정
• 제트 축을 중심으로 한 원추 내에서의 횡방향 운동량의 스칼라 합의 분포로 제트 형상 정의
• 이론적 예측은 동일한 운동역학적 위상공간에 맞춘 선회 양자전자역학 계산을 사용하여 비교
• 제트 에너지 스케일, 해상도 및 배경 보정의 체계적 불확실성 평가 및 최종 결과에 포함

실험 결과

연구 질문

• RQ1 √s = 7 TeV에서 제트의 횡방향 운동량과 빠르기에 따라 포괄적 제트 생성 단면적은 어떻게 변화하는가?
• RQ2 LHC 에너지 스케일에서 측정된 제트 형상은 선회 양자전자역학 예측과 어느 정도 일치하는가?
• RQ3 고에너지 pp 충돌에서 검출기 보정은 제트 관측량을 하드론 수준으로 얼마나 효과적으로 복원하는가?
• RQ4 제트 생성 및 제트 형상 분포에 대해 데이터와 이론 예측 간 일관성은 어떠한가?

주요 결과

• 포괄적 제트 생성 단면적은 측정된 운동역학적 범위 전반에서 다음 준위 예측과 양호한 일치를 보였다.
• 제트 형상 분포는 선회 양자전자역학 계산에 잘 맞아떨어지며, 파르톤 쇼어링 모델의 타당성을 확인한다.
• 검출기 보정은 제트 관측량을 하드론 수준으로 효과적으로 복원하였으며, 대부분의 영역에서 체계적 불확실성은 10% 이하였다.
• 측정된 제트 형상은 제트의 횡방향 운동량에 따라 명확한 의존성을 보였으며, QCD의 예측과 일치하였다.