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Journal Article PUBDB-2025-00568
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Girth and groomed radius of jets recoiling against isolated photons in lead-lead and proton-proton collisions at $\sqrt{s_\mathrm{NN}}$ = 5.02 TeV

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2025
North-Holland Publ. Amsterdam

Physics letters / B 861, 139088 () [10.1016/j.physletb.2024.139088]
 GO

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Report No.: CERN-EP-2024-073; CMS-HIN-23-001; arXiv:2405.02737

Abstract: This Letter presents the first measurements of the groomed jet radius $R_\mathrm{g}$ and the jet girth $g$ in events with an isolated photon recoiling against a jet in lead-lead (PbPb) and proton-proton (pp) collisions at the LHC at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of 5.02 TeV. The observables $R_\mathrm{g}$ and $g$ provide a quantitative measure of how narrow or broad a jet is. The analysis uses PbPb and pp data samples with integrated luminosities of 1.7 nb$^{-1}$ and 301 pb$^{-1}$, respectively, collected with the CMS experiment in 2018 and 2017. Events are required to have a photon with transverse momentum $p_\mathrm{T}^\gamma$ 100 GeV and at least one jet back-to-back in azimuth with respect to the photon and with transverse momentum $p_\mathrm{T}^\text{jet}$ such that $p_\mathrm{T}^\text{jet}/p_\mathrm{T}^\gamma$$>$ 0.4. The measured $R_\mathrm{g}$ and $g$ distributions are unfolded to the particle level, which facilitates the comparison between the PbPb and pp results and with theoretical predictions. It is found that jets with $p_\mathrm{T}^\text{jet}/p_\mathrm{T}^\gamma$$>$ 0.8, i.e., those that closely balance the photon $p_\mathrm{T}^\gamma$, are narrower in PbPb than in pp collisions. Relaxing the selection to include jets with $p_\mathrm{T}^\text{jet}/p_\mathrm{T}^\gamma$$>$ 0.4 reduces the narrowing of the angular structure of jets in PbPb relative to the pp reference. This shows that selection bias effects associated with jet energy loss play an important role in the interpretation of jet substructure measurements.

Keyword(s): p p: scattering ; jet: energy loss ; photon ; transverse momentum ; structure ; TeV ; GeV ; nucleon nucleon ; interpretation of experiments: CERN LHC Coll ; interpretation of experiments: CMS ; CMS ; Jet substructure ; Gluons ; Jets ; Photon ; Lead-lead ; Proton-proton

Classification:

Note: Submitted to Physics Letters B. All figures and tables can be found at http://cms-results.web.cern.ch/cms-results/public-results/publications/HIN-23-001 (CMS Public Pages)
Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. DFG project G:(GEPRIS)390833306 - EXC 2121: Quantum Universe (390833306) (390833306)
  3. HIDSS-0002 - DASHH: Data Science in Hamburg - Helmholtz Graduate School for the Structure of Matter (2019_IVF-HIDSS-0002) (2019_IVF-HIDSS-0002)
  4. GRK 2497 - GRK 2497: Physik der schwersten Teilchen am Large Hadron Collider (400140256) (400140256)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2025
Database coverage:
Medline ; Creative Commons Attribution CC BY 4.0 ; SCOAP3 OpenAccess ; DOAJ ; OpenAccess ; Clarivate Analytics Master Journal List ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; DOAJ Seal ; Ebsco Academic Search ; Essential Science Indicators ; IF < 5 ; JCR ; NationallizenzNationallizenz ; SCOAP3 sponsored Journal ; SCOPUS ; Science Citation Index Expanded ; Web of Science Core Collection
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