Neutral	  pion	  and	  jet	  measurements	  in	  Pb-­‐Pb	  collision	  √sNN	  =	  2.76	  TeV	  in	  ALICE	  	Daisuke	  Watanabe	  	  (for	  the	  ALICE	  collaboraHon)	  University	  of	  Tsukuba	  	JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	

1	Outline	• IntroducHon	  	  -­‐	  Jet	  analysis	  in	  Pb-­‐Pb	  collision	  at	  LHC.	  	  	  -­‐	  Why	  π0	  -­‐	  jet	  correlaHon	  ?	
  • Analysis	  procedure	  	  -­‐	  Data	  set	  	  	  -­‐	  background	  for	  jet	  reconstrucHon	  in	  Pb-­‐Pb	  	  -­‐	  jet	  and	  π0	  reconstrucHons	  • Results	  	  -­‐	  π0	  and	  jet	  azimuthal	  angler	  correlaHons	  • Summary	  	  	  	  	  	  	  	JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	

2	Jet	  analysis	  in	  Pb-­‐Pb	  collision	  at	  LHC	• Jet	  quenching	  	  -­‐	  disappearance	  of	  away	   	  	  	  	  	  	  side	  jet	  .	  (Δφ = π )	  	  -­‐	  energy	  loss	  of	  energeHc	  	  	  	   	  	  	  	  	  	  parton	  from	  hard	  scaYerings	  in	  	  	  QGP.	
  • hadron-­‐hadron	  correlaHon	  	  	   	  -­‐	  Bias	  towards	  a	  surface	  of	  	   	  	  	  	  	  	  maYer	  due	  to	  strong	  quenching.	  	  	  Two	  parHcle	  correlaHon	Phys.	  Rev.	  LeY.	  91,	  072304	  (2003)	JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	

3	

0π –	  jet	  correlaHon	y	qPYTHIA	  data	Recoil	  jet	π0	x	CERN-­‐LHCC-­‐2010-­‐011	  	• Can	  control	  a	  path	  length	  of	  jet	  by	  tagging	  a	  recoil	  jet	  with	  triggered	  00.
	  	  	  	  	  	  π ,	  and	  changing	  pt	  for	  π 	  • If	  π0	  pt	  is	  high,	  path	  length	  of	  recoil	  jet	  is	  long.	
  • If	  π0	  pt	  is	  low,	  path	  length	  of	  recoil	  jet	  is	  short.	
  • Study	  of	  jet	  quenching	  by	  controlling	  path	  length.	
JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	

4	In	  this	  talk	• π0-­‐jet	  correlaHon	  (π0	  trigger)	  in	  Pb-­‐Pb	  collisions	  at	  √sNN=2.76	  TeV	  in	  ALICE.	
  • Study	  of	  background	  for	  jet	  in	  heavy	  ion	  collision.	
  • π0	  and	  jet(charged	  only)	  reconstrucHon	  in	  Pb-­‐Pb.	

• First	  look	  at	  π0-­‐jet	  (charged	  only)	  correlaHon	  in	  Pb-­‐Pb	  at	  √sNN	  =	  2.76	  TeV.	  
JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	

5	ALICE	  experiment,	  data	  set	  and	  cuts	• TPC	  	  -­‐	  reconstruct	  charged	  jet.	
  • EMCAL	  	  -­‐	  π0 reconstrucHon,	  L1	  trigger	  for	  	  	  	  	  gamma	  and	  jets	  • ITS	  	  -­‐	  vertex	  selecHon	  • V0	  	  -­‐	  Centrality	  selecHon	  EMCal	  • Data	  	  LHC	  run11	  Pb-­‐Pb	  2.76	  TeV	  • Event	  selecHon	  	  |vertex	  z|	  <	  10	  cm	  ITS	  • Track	  selecHon	  	  |η|	  <	  0.9	  	  #	  of	  TPC	  cluster	  >	  70	  • Trigger	  JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	
	  kEMCEGA+kEMCEJE	  TPC	  6	Analysis	  procedure	Data:	  LHC	  run11	  Pb-­‐Pb	  (2.76TeV)	Pi0	  reconstrucHon	  (EMCAL)	Jet	  reconstrucHon(TPC,anH_kt,	  R=0.4)	Background	  esHmaHon	  (TPC,kt,	  R=0.4)	Background	  subtracHon	  (pt,jet	  =	  pt,rec	  –	  ρ*Ajet)	pi0	  –	  jet	  correlaHon	JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	

7	Background	  for	  jet	  reconstrucHon	  &'()*+,(-.&"#/')0+(charged	  parHcle	  only)	Ajettrigger: kEMCEGA+kEMCEJEbackground density lch[GeV/c]�U++2001601401204540353010025

80206015

4010

2050
0arXiv:1106.4303v1	  arXiv:1201.2423v1	!"#$%&'()*%&+',-")-%'(+%"#*.'/-%0''Work	  in	  progress	pt,min	  =	  0.15[GeV/c]	  #	  of	  event:	  5.7M	  kEMCEGA+kEMCEJE	180

501020

3040

50

6070
80centrality [%]0ρ	  =	  median(pt,jet/Areajet)	XY&4>/")+Z=34)T![>4)%+E+• ρ vs	  centrality:	  consistent	  with	  the	  previous	  result.	  
• See	  detail	  in	  arXiv:1106.4303v1.	  
• This	  analysis	  doesn’t	  subtract	  background	  level.	  
JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	

8	π0	  reconstruncHon	  (Pb-­‐Pb	  run11)	  trigger:	  kEMCEGA+kEMCEJE(photon	  and	  jet	  trigger	  in	  EMC)	6.0	  <	  pi0	  pt	  [GeV/c]	  <	  7.0	  	• Cut	  	  -­‐	  track	  matching	  3	  sigma	  20 < Centrality < 301230 < Centrality < 4020	  <	  centrality	  30	108

	  -­‐	  #	  of	  cell	  in	  cluster	  >	  2	  	  -­‐	  cluster	  Energy	  asymmetry	  <	  0.7	  • #	  of	  Event	  :	  5.7M	  302520615410200

	  Mγγ	  =	  sqrt(2*E1*E2*(1-­‐cosφ))	  E1,E2:	  EMCAL	  photon	  cluster	  30	  <	  centrality	  40	

355

501001502002503003504000050100150200250300Ma a [MeV]350400Ma a [MeV]40 < Centrality < 5050 < Centrality < 10030010040	  <	  centrality	  <	  50	 50	  <	  centrality	  <	  100	25080

	  Red	  line:	  π0 mass	  in	  MeV/c2	  2006015040100200050501001502002503003504000050100150200250Ma a [MeV]300350400Ma a [MeV]Reconstruct	  π0	  invariant	  mass	  at	  high	  pt	  region.	  
JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	9	0	  π –jet	  correlaHon	1. π0 reconstructed	  	  by	  using	  	  no	  π0 (trigger):	  EMCAL	track	  matching	  EMCAL	  cluster.	  
2. Charged	  jet	  reconstruct	  by	  using	  TPC.	  
3.	  azimuthal	  correlaHon	  between	  high	  pt	   π0 and	  jet.	

Δφ	  =	  φpi0	  –	  φcharged	  jet	JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	Δφ	Charged	  jet	  :	  TPC	10	π0	  –	  jet	  correlaHon	  (50	  <	  centrality	  <100[%],	  peripheral)	No	  jet	  BG	  subtracHon,	  trigger:	  kEMCEGA+kEMCEJE	fDphi5_06_both_[1]work	  in	  progress	
120Jet	  pt	  >20	  [GeV/c]	140100count	count	fDphi5_06_both_[0]12Work	  in	  progress	Jet	  pt	  >20	  [GeV/c]	108806
604
402200-2-101

230	  <	  π0 pt	  <	  5	  [GeV/c]	4Δφ	50-2-101

23

5	  <	  π0 pt	  <10	  [GeV/c]	JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	45Δφ	11	π0-­‐	  jet	  correlaHon	  (40	  <	  centrality	  <50	  [%])	No	  jet	  BG	  subtracHon,	  trigger:	  kEMCEGA+kEMCEJE	fDphi5_05_both_[0]fDphi5_05_both_[1]Work	  in	  progress	Jet	  pt	  >20	  [GeV/c]	1000count	count	120040800600

3040020200100Work	  in	  progress	Jet	  pt	  >20	  [GeV/c]	50-2-10123

0	  <	  π0 pt	  <	  5	  [GeV/c]	4Δφ	50-2-10123

5	  <	  π0 pt	  <10	  [GeV/c]	45Δφ	• Clear	  back-­‐to-­‐back	  jets	  with	  high	  pt	  	  π0	  are	  seen	  without	  BG	  subtracHons	  	  	  	  	  	  	  for	  peripheral.	
JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	12	Summary	• π0-­‐jet	  correlaHon	  (π0	  trigger)	  in	  Pb-­‐Pb	  collisions	  at	  √sNN=2.76	  TeV	  in	  ALICE.	
  • Clear	  back-­‐to-­‐back	  jets	  with	  high	  pt	  π0 are	  seen	  without	  BG	  subtracHons	  for	  peripheral.	
  • Δφ	  distribuHon	  increase	  background	  at	  central	  collision	  and	  low	  π0	  pt	  region.	  
• Next	  step	  – Study	  correlaHon	  between	  π0 and	  BG	  subtracted	  jet.	  
– Event	  plane	  dep.	  of	  π0-­‐jet	  correlaHons.	  
JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	13	Back	  up	JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	14	Data	  set	  and	  cut	•Event	  selecHon	  	  -­‐	  LHC10h(Pb-­‐Pb	  2.76TeV)	  pass2,	  ESD	  ﬁle	  	  -­‐	  trigge	  :	  no	  selecHon	  	  -­‐|vertex	  z|	  <10	  cm	  •Track	  selecHon	  	  -­‐	  EtaRange	  :	  |η|	  <	  0.9	  	  -­‐	  MinNClusterTPC	  =	  70	  	  -­‐	  MaxChi2PerClusterTPC	  =	  4.0	  	  -­‐RequireTPCReﬁt(kTRUE)	  	  -­‐MaxDCAToVertexXY	  =	  1.0	  	  -­‐MaxDCAToVertexZ	  =	  3.0	  •Centrality	  	  -­‐	  0~10[%],	  10~20[%],	  20~30[%],	  30~40[%],	  	  40~50[%],	  50~100[%]	  	  	  	  JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	15	1.

Make	  Δφ and Δη distribuHons.	  	  Δφ	  =	  EMCAL	  cluster	  φ	  -­‐	  TPC	  track	  φ		Δη	  =	  EMCAL	  cluster	  η	  –	  TPC	  track	  η		

2.
3.

Fit	  	  Δφ and	
  Δη	  distribuHons	  by	  gaussian	  funcHon.	  
Calculate	  mean	  of	  Δφ and	
  Δη	  from	  ﬁt	  funcHon.	  

Mean	  of	  Δφ	Charged	  parHcle	  rejecHon	  for	  EMC	  cluster	  (track	  matching	  procedure)	mean of 6q (positive, 0 < Centrality < 10)0.020.0150.010.0050-0.005-0.01

4.

Correct	  mean	  so	  as	  to	  be	  mean	  value	  to	  zero.	  

-0.015-0.02Repeat	  step	  1	  and	  step2.	  

1

2

3track	  pt	  [GeV/c]	
4Calculate	  sigma	  of	  Δφ and	
  Δη	  from	  ﬁt	  funcHon.	  

7.

ﬁt	  sigma	  as	  pt	  funcHon.	  

8.

If	  a	  cluster	  which	  is	  not	  within	  +-­‐	  3	  sigma	  windows	  in	  Δφ and	
  Δη ,	  then	  the	  cluster	  is	  used	  as	  a	  photon,	  otherwise	  used	  as	  a	  charged	  track.	  

5r2 / ndf
p0
p1
p2sigma of 6q (positive, 0 < Centrality < 10)Sigma	  of	  Δφ	5.
	  6.

00.0365679 / 80.01331 ± 2.168e-050.000452 ± 1.594e-050.0005 ± 1.378e-070.0250.020.0150.010.005001This	  ﬁt	  funcHon	  equal	  1	  sigma.	
JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	2

3

4

56track	  pt	  [GeV/c]	16	Data	  set	  and	  cut	•Event	  selecHon	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  -­‐	  LHC11h(Pb+Pb,	  2.76TeV)	  pass2,	  ESD	  ﬁle	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  -­‐	  |vertex	  z|	  <	  10	  cm	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  -­‐	  run	  number	  :	  back	  up	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  -­‐	  number	  of	  event	  :	  576*104	  event	
  • Trigger	  SelecHon	  	  	  -­‐	  using	  kEMCEGA	  and	  kEMCEJE	  •Track	  selecHon	  Cluster	  selecHon	  •Centrality	  	  ×	match	3σΔφ	×	 No	  match	

×	  :	  track	  posiHon	  	  	  	  •：EMC	  cluster	  posiHon		  -­‐	  I	  use	  track	  matching	  in	  order	  to	  choosing	  photon	  cluster	  	  -­‐	  track	  matching	  :	  3sigma	  	  -­‐	  0~10[%],	  10~20[%],	  20~30[%],	  30~40[%],	  	  	  40~50[%],	  50~100[%]	  	  	  	  	  3σΔη		  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  -­‐	  EtaRange	  :	  |η|	  <	  0.9	  	  -­‐	  MinNClustersTPC	  =	  70	  	  -­‐	  MaxChi2PerClusterTPC	  =	  4.0	  	  -­‐	  RequireTPCReﬁt(kTRUE)	  	  -­‐	  MaxDCAToVertexXY	  =	  1.0	  	  -­‐	  MaxDCAToVertexZ	  =	  3.0	  	  -­‐	  ptmin	  =	  0.15	  [GeV/c]	  •Track	  	  matching	If	  Δφ and	
  Δη are	  	  3σ and	  less,	  the	  cluster	  matchwith	  track.	  
Δφ = EMC	  cluster	  φ ‒ TPC	  track	  φ	Δη	  =	  EMC	  cluster	  η ‒ TPC	  track	  η	JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	17	Jet	  Background	  CalculaHon	  (method)	• Package	  :	  fastjet	  2.4.2	
  • Algorithm	  :	  kt	  algorithm	  • Cone	  radius	  :	  R	  =	  0.4	  • Strategy	  :	  Best	  • RecombinaHonScheme	  :	  BIpt_scheme	  • ghostEtamax(charged):	  0.9	  • ghostEtamax(charged+neutral,	  neutral)	  :	  0.7	  • ghostArea	  :	  0.01	
  • acHveAreaRepeats	  :	  1	  • pt,min	  =	  0.15[Gev/c]	
  • Phi	  range	  :	  0	  <	  φ	  <	  2π	  (charged),	  1.8	  <	  φ	  <	  2.74	  (charged+neutral,	  neutral)	
  • Eta	  range	  :	  |η|<0.5	  (charged),	  |η|<0.3	  (charged+neutral,	  neutral)	  • Using	  funcHon	  to	  extract	  BG	  :	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  get_median_rho_and_sigma()	  (ρ=median(pt,j/Aj))	  JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	18	!"#$%&'(&')$*+),-&#./Jet	  reconstrucHon	  algorithm	!"#$%&'(&')$*+),-&#./FastJet: sequential clustering algorithmsFastJet: sequential clustering algorithmshttp://www.lpthe.jussieu.fr/˜salam/fastjet/http://www.lpthe.jussieu.fr/˜salam/fastjet/$ p = 1 k algorithm2& 2 $& p = 1 kTT algorithm2p2 p "R"R= 0dij = min(k ti d,k) ti2 p2,ktj2%p ) pCambridge/Aachen algorithmtj min(kij =R & R 2 %& p = 0 Cambridge/Aachen algorithmanti-kT algorithmp = #1anti-k' p ='#1T algorithmKT jet Cone jetof Jet FindingProcedureProcedureof Jet FindingCalculate particle distance : dijCalculate:dProcedure	  oCalculatef	  Jet	  rdistanceeconstrucHon	  ! particleBeam distance :ijdiB=kti2p2pCalculateBeamdistance: d d =k	  -­‐	  calculate	  pFindarHcle	  distance	  :	  d(dtismallestdistanceij	   ij oriBiB)Findsmallest(dd2p	   )ddistancesmallestcombine	  -­‐	  calculate	  BIfeam	  istance	  :	  dijiBor=	  kparticlesij is dH iBIf diBdisistance(dsmallest 	  or	  particlesIf dis smallestcombine	  -­‐	  ijFind	  smallest	  dib	  )	  ijand thecluster momentumIf d	  -­‐iB
	  If	  isdij	  smallestis	  smallest	  combine	  parHcles	  larger than thresholdandcluster momentummomentum	  	  -­‐	  If	  dtheiB	  is	  smallest	  and	  the	  cluster	  call the cluster a Jet.

	

KT jetlarger cthan	  	  	  larger	  than	  threshold	  all	  the	  thresholdcluster	  a	  jet.	  
call the cluster a Jet. !"#$%&'&(%)*&&'+%&,-Parameters- R size (= !dϕ2 +dη2)- pT cut of single particleParametersJet momentum2 +dη2threshold- R size (= -!dϕ)2344<3=<4>!"#$%&'&(%)*&&'+%&,-!01$2344$56++$78&-,96:&;- pT cut of single particleJPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	- Jet momentum threshold!01$2344$56++$78&-,96:&;

519	EMCAL	  trigger	• kEMCEGA	  (EMCAL	  photon	  trigger)	  	  -­‐	  1cell	  energy	  >	  3.0	  [GeV]	  	  	  • kEMCEJE	  (EMCAL	  jet	  trigger)	  – 1	  cluster	  Energy	  >	  10	  [GeV]	  JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	20	Jet	  spectrum	  a|er	  background	  subtracHon	JPS	  spring	  Kansai	  Gakuin	  University	21