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Journal Article PUBDB-2026-02369
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Jet fragmentation function and groomed substructure of bottom quark jets in proton-proton collisions at 5.02 TeV

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2026
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Journal of high energy physics 04(4), 147 () [10.1007/JHEP04(2026)147]
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Report No.: CERN-EP-2025-058; CMS-HIN-24-005; arXiv:2511.10666

Abstract: A measurement of the substructure of bottom quark jets (b jets) in proton-proton (pp) collisions is presented. The measurement uses data collected in pp collisions at $ \sqrt{s}=5.02 $ TeV, with a low number of simultaneous interactions per bunch crossing, recorded by the CMS experiment in 2017, corresponding to an integrated luminosity of 301 pb$^{−1}$. An algorithm to identify and cluster the charged decay daughters of b hadrons is developed for this analysis, which facilitates the exposure of the gluon radiation pattern of b jets using iterative Cambridge-Aachen declustering. The soft-drop-groomed jet radius, R$_{g}$, and momentum balance, z$_{g}$, of b quark jets are presented. These observables can be used to test perturbative quantum chromodynamics predictions that account for mass effects. Because the b hadron is partially reconstructed from its charged decay daughters, only charged particles are used for the jet substructure studies. In addition, a jet fragmentation function, z$_{b,ch}$, is measured, which is defined as the distribution of the ratio of the transverse momentum (p$_{T}$) of the partially reconstructed b hadron with respect to the charged-particle component of the jet p$_{T}$. The substructure variable distributions are unfolded to the charged-particle level. The b jet substructure is compared to the substructure of jets in an inclusive jet sample that is dominated by light-quark and gluon jets in order to assess the role of the b quark mass. A strong suppression of emissions at small R$_{g}$ values is observed for b jets when compared to inclusive jets, consistent with the dead-cone effect. The measurement is also compared with theoretical predictions from Monte Carlo event generators. This is the first substructure measurement of b jets that clusters together the b hadron decay daughters independent of the b hadron species and decay channel.[graphic not available: see fulltext]

Keyword(s): Hadron-Hadron Scattering ; Jet Physics ; Jet Substructure and Boosted Jets

Classification:
Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. HIDSS-0002 - DASHH: Data Science in Hamburg - Helmholtz Graduate School for the Structure of Matter (2019_IVF-HIDSS-0002) (2019_IVF-HIDSS-0002)
  3. DFG project G:(GEPRIS)390833306 - EXC 2121: Das Quantisierte Universum II (390833306) (390833306)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

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