[论文解读] First measurement of jet axis decorrelation with photon-tagged jets in pp and PbPb collisions at 5.02 TeV

CMS Collaboration|arXiv (Cornell University)|Feb 20, 2026

High-Energy Particle Collisions Research被引用 0

一句话总结

本文报道了在5.02 TeV 的pp和PbPb碰撞中，光子标记喷注的喷注轴去相关性的首次测量（Delta j），用于探测量子色学等离子体对喷注亚结构的影响。它将数据与Jewel、PyQuen和Hybrid模型进行比较，以研究介质诱导的喷注修饰。

ABSTRACT

The first measurement of the jet axis decorrelation in events with jets recoiling from an isolated photon is presented for lead-lead (PbPb) and proton-proton (pp) collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of 5.02 TeV. The jet axis decorrelation is the angular difference ($Δ{j}$) between two definitions of the jet axis. This quantity is expected to be sensitive to the scattering of jet constituents in the quark-gluon plasma (QGP). Events which have a leading isolated photon with transverse momentum 60 $\lt$ $p_{\mathrm{T}}^γ$ $\lt$ 200 GeV and recoiling jets with 30 $\lt$ $p_{\mathrm{T}}^{ ext{jet}}$ $\lt$ 100 GeV are selected for the analysis. The PbPb result is reported as a function of collision centrality and compared to pp reference data. Jets with $p_{\mathrm{T}}^{ ext{jet}}$ $\lt$ 60 GeV have consistent $Δ{j}$ shapes for pp and PbPb collisions. However, a narrowing is observed for jets with $p_{\mathrm{T}}^{ ext{jet}}$ $\gt$ 60 GeV in central PbPb collisions. The results are compared to predictions from the JEWEL, PYQUEN, and HYBRID theoretical models, which include different descriptions of parton energy loss in the QGP.

研究动机与目标

• 通过喷注轴去相关性作为横向动量扩展和介质诱导辐射在QGP中的探针，推动喷注淬灭研究。
• 使用光子标记喷注以降低存活偏差并获得更偏向夸克的样本，便于清晰解释。
• 在5.02 TeV 的pp和PbPb以及不同中心性中测量Delta j，即E-方案喷注轴与Cambridge–Aachen重聚类产生的WTA轴之间的角距离。
• 将结果与理论模型（Jewel、PyQuen、Hybrid）进行比较，这些模型包含不同的能量损失描述。

提出的方法

• 选取孤立光子事件（60 < pT^gamma < 200 GeV）并与喷注（30 < pT^jet < 100 GeV）反向对准。
• 将Delta j定义为E-方案（anti-kt）喷注轴与Cambridge–Aachen重聚类得到的WTA轴之间的角距离。
• 使用混合事件喷注去除不相关的PbPb背景，并通过sigma_etaeta和光子隔离I_gamma^Reco进行纯度亚减。
• 使用D’Agostini迭代法对pT^jet和Delta j的分布进行展开，正则化参数通过在伪实验中最小化均方误差来选择。
• 使用PYTHIA CP5（pp）和PYTHIA CP5 + HYDJET（PbPb）构建响应矩阵并匹配PbPb中心性区间的UE。

Figure 1: Photon-tagged jet axis decorrelation $\Delta{j}$ in $\Pp\Pp$ collisions (red boxes, open circles) and $\mathrm{PbPb}$ collisions (blue boxes, filled circles), normalized per photon. The columns show different $\mathrm{PbPb}$ centralities, while the top (bottom) row shows low (high) jet \pt

实验结果

研究问题

• RQ1 在5.02 TeV 的pp与PbPb中，光子标记喷注的Delta j 与喷注轴如何不同？
• RQ2 Delta j 是否随喷注pT和碰撞中心性而变化，指示介质诱导的扩展或辐射？
• RQ3 Jewel、PyQuen和Hybrid模型在多大程度上描述pp与PbPb中观测到的Delta j分布？
• RQ4 光子标记喷注测量是否能减小存活偏差并揭示QGP对喷注亚结构的修饰？

主要发现

• Delta j 光谱在小值处峰值并在较高喷注pT时更窄，适用于pp与PbPb数据。
• 60 < pT^jet < 100 GeV 的PbPb喷注在中心性较高的碰撞中Delta j 分布变窄，与pp相比符合介质效应。
• 30 < pT^jet < 60 GeV 的喷注在pp与PbPb之间在不确定度内一致，指示在此范围内介质效应较弱或被平衡。
• 与光子标记喷注相比，光子标记喷注提供了更偏向夸克的样本并降低了存活偏差。
• 与喷注淬灭模型（Jewel、Hybrid、PyQuen）的定性一致性表明对QGP中不同能量损失描述具有敏感性。

Figure 2: Ratios of photon-tagged jet $\Delta{j}$ spectra in $\mathrm{PbPb}$ and $\Pp\Pp$ collisions normalized per photon-jet pair. The columns show different $\mathrm{PbPb}$ centralities, while the top (bottom) row shows low (high) jet \pt . The leftmost bins extend down to $\Delta{j}=0$ . The sha