Journal Article PUBDB-2025-05434

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Measurement of substructure-dependent suppression of large-radius jets with charged particles in Pb+Pb collisions with ATLAS

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2025
North-Holland Publ. Amsterdam

Physics letters / B 871, 139929 () [10.1016/j.physletb.2025.139929]
 GO

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Report No.: CERN-EP-2025-078; arXiv:2504.04805

Abstract: Measurements of jet substructure in Pb+Pb collisions provide key insights into the mechanism of jet quenching in the hot and dense QCD medium created in these collisions. This Letter presents a measurement of the suppression of large-radius jets with a radius parameter of $R = 1.0$ and its dependence on the jet substructure. The measurement uses 1.72 nb$^{-1}$ of Pb+Pb data and 255 pb$^{-1}$ of $pp$ data, both at $\sqrt{s_{_\mathrm{NN}}} = 5.02$ TeV, recorded with the ATLAS detector at the Large Hadron Collider. Large-radius jets are reconstructed by reclustering $R = 0.2$ calorimetric jets and are measured for transverse momentum above $200$ GeV. Jet substructure is evaluated using charged-particle tracks, and the overall level of jet suppression is quantified using the jet nuclear modification factor ($R_\mathrm{AA}$). The jet $R_\mathrm{AA}$ is measured as a function of jet $p_{\mathrm{T}}$, the charged $k_t$ splitting scale ($\sqrt{d_{12}}$), and the angular separation ($dR_{12}$) of two leading sub-jets. The jet $R_\mathrm{AA}$ gradually decreases with increasing $\sqrt{d_{12}}$, implying significantly stronger suppression of large-radius jets with larger $k_t$ splitting scale. The jet $R_\mathrm{AA}$ gradually decreases for $dR_{12}$ in the range $0.01{-}0.2$ and then remains consistent with a constant for $dR_{12} \gtrsim 0.2$. The observed significant dependence of jet suppression on the jet substructure will provide new insights into its role in the quenching process.

Keyword(s): Jet quenching ; Quark-gluon plasma ; Relativistic heavy-ion collisions ; Jets & heavy flavor physics

Classification:

Note: Phys. Lett. B 871 (2025) 139929. 34 pages in total, author list starting page 17, 4 figures, 0 tables, submitted to Phys. Lett. B. All figures including auxiliary figures are available at https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/HION-2020-06

Contributing Institute(s):
  1. LHC/ATLAS Experiment (ATLAS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. DFG project G:(GEPRIS)469666862 - Präzisionstests des Standardmodells unter der Verwendung von geboosteten W/Z-Bosonen am Large Hadron Collider (469666862) (469666862)
  3. REALDARK - REAL-time discovery strategies for DARK matter and dark sector signals at the ATLAS detector with Run-3 LHC data (101002463) (101002463)
  4. DITTO - Comprehensive search for new phenomena in the dilepton spectrum at the LHC (101089007) (101089007)
  5. BARD - B-resonance Algorithm using Rare Decays (101116429) (101116429)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

Appears in the scientific report 2025
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