Neutral	  pion	  and	  jet	  measurements	  in	  Pb-­‐Pb	  collisions	  √sNN	  =	  2.76	  TeV	Daisuke	  Watanabe	  for	  the	  ALICE	  collaboraGon	  	  University	  of	  Tsukuba	
JPS	  spring	  Hiroshima	  university	

1	Outline	• IntroducGon	  -­‐	  Jet	  analysis	  in	  heavy-­‐ion	  collisions	  -­‐	  Physics	  moGvaGon	  of	  π0	  –	  jet	  correlaGon	  	  	   	  	   	  measurements	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  • Analysis	  procedure	  -­‐	  Data	  set	  and	  cut	  condiGons	  -­‐	  jet	  reconstrucGon	  -­‐	  π0 reconstrucGon	  • Results	  -­‐	  π0	  –	  jet	  azimuthal	  correlaGons	  • Summary	  JPS	  spring	  Hiroshima	  university	

2	

Jet	  analysis	  in	  heavy-­‐ion	  collisions	  	図 1.5 ジェット生成の概念図 [6]• Jet	  quenching	  1.4ジェットクエンチング-­‐	  disappearance	  of	  away	  s重イオン衝突では、陽子・陽子衝突にくらべて高運動量粒子の収量が減少しide	  jet	  が得られた。(図 1.6)	  	  (Δφ = π).	  
-­‐	  energy	  loss	  of	  hard	  sca^ered	  parton	  in	  QGP.	  	  • Hadron-­‐hadron	  correlaGon	  -­‐	  biased	  towards	  a	  surface	  of	  the	  	  	  ma^er	  due	  to	  strong	  quenching.	  
Two	  parGcle	  correlaGon	  Phys.	  Rev.	  LeY.	  91,	  072304	  (2003)	  図 1.6 RHIC-STAR 実験における 2 粒子相関分布 [9]3	
この結果はジェット内のパートンが QGP 中を通過する際にエネルギー損失
JPS	  spring	  Hiroshima	  university	0	  –	  jet	  correlaGon	
π0π–!jet!correlaHon
y

qPYTHIA!data
Recoil!jet

π0

x

CERN3LHCC320103011!

•• Can!control!a!path!length!of!jet!by!tagging!a!recoil!jet!with!triggered!
Can	  control	  path	  length	  0.by	  tagging	  a	  recoil	  jet	  with	  triggered	  00 and	  changing	  pt!for!π0!
!!!!!!ππ,!and!changing!pT	  for	  π .	  
0
• If!π !p!is!high,!path!length!of!recoil!jet!is!long.!
• If	  0π0	  tpT	  is	  high,	  path	  length	  of	  recoil	  jets	  is	  long.	  
• If!π !p!is!low,!path!length!of!recoil!jet!is!short.!
• If	  π0	  tpT	  is	  low,	  path	  length	  of	  recoil	  jets	  is	  short.	  
• Study!of!jet!quenching!by!controlling!path!length.

•Direct	  measurement	  of	  path	  length	  dependence	  of	  	  JPS!spring!Kansai!Gakuin!University	  	  	  	   	  	  	  	  	  “jet”	  quenching,	  not	  by	  hadron.	  
JPS	  spring	  Hiroshima	  university	

4	

ALICE	  experiment	• Data	  taking	  	  2009	  :	  pp	  900	  GeV	  	  2010	  :	  pp	  7TeV,	  Pb-­‐Pb	  2.76TeV	  	  2011	  :	  pp	  2.76TeV	  7TeV,	  Pb-­‐Pb	  2.76TeV	  	  2012	  :	  pp	  7TeV	  8TeV,	  p-­‐Pb	  5.02TeV	  	• V0	  detector	  	  -­‐	  centrality	  determinaGon	  • ITS+TPC	  	  -­‐	  charged	  parGcle	  reconstrucGon	  	  -­‐	  jet	  reconstrucGon	  • EMCAL	  	  -­‐	  π0	  reconstrucGon	  JPS	  spring	  Hiroshima	  university	

5	Data	  set	  and	  analysis	  cuts	• Data:	  -­‐	  pp	  collisions	  √s	  =	  2.76	  TeV	  (run	  11)	  -­‐	  Pb-­‐Pb	  collisions	  √sNN	  =	  2.76	  TeV	  (run	  11)	  • Event	  selecGon	  -­‐	  vertex	  Z	  <	  10	  cm	  -­‐	  pp	  analysis	  	   	  EMC	  photon	  trigger	  events	  (0.4M)	  -­‐	  Pb-­‐Pb	  analysis	  	   	  minimum	  bias	  events	  (18M)	  	   	  EMC	  photon	  trigger	  events	  (18M)	  • Track	  selecGon	  	  -­‐	  hybrid	  track	  cuts	  with	  ITS	  reﬁt	  JPS	  spring	  Hiroshima	  university	

6	• Jet	  reconstrucGon(pp,Pb-­‐Pb)	  	  -­‐	  anG_kT	  algorithm	  -­‐	  cone	  radius	  :	  0.4	  -­‐	  input	  minimum	  track	  :	  pT	  >	  0.15	  (GeV/c)	  -­‐	  jet	  area	  :	  A	  >	  0.4	  1/NeventdNevent/dpt

Jet	  reconstrucGon	
110-1
10-2

pp @ s = 2.76 TeV
MB
EMC trigger

-3

10

10-4
10-5
10-6
10-7

020
40 Background
60
80
100
The
AverageLevel
in ALIjetpt (GeV/c)• EsGmated	  BKG	  density(Pb-­‐Pb)	  backgrou-­‐	  kT	  algorithm	  nd plot-­‐	  cone	  radius	  :	  0.4	  -­‐	  input	  minimum	  track	  :	  pT	  >	  0.15	  (GeV/c)	  The ba
eventmetho

Put the

JHEP,	  vol.1203,	  p.053,	  2012	
JPS	  spring	  Hiroshima	  university	

7	

To fu
true
estim
stru
the.
0-10% central class: <ρ>~140 GeV/areaπ0	  reconstrucGon	• Cut	  	  -­‐	  track	  matching	  (|Δφ|	  <	  0.03,	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  |Δη|	  <	  0.015)	  	  -­‐	  M02	  <	  0.4	  	  -­‐	  #	  of	  cell	  in	  cluster	  >	  2	  	  -­‐	  min	  cluster	  energy	  >	  0.5	  GeV	  	  -­‐	  energy	  asymmetry	  <	  0.7	  	  -­‐	  rejected	  bad	  channels	  	  	  	  and	  exoGc	  clusters	• Veto	  clusters	  generated	  by	  charged	  parGcles.	  
• Rejected	  exoGc	  clusters	  and	  bad	  channels.	  
• BKG	  level	  decreases	  with	  increasing	  pT	  region.	
JPS	  spring	  Hiroshima	  university	

8	うな散乱が発生する event を選んでいるため、高運動量のジェットが発生しやすいのに加え、10 GeV 以上のジェットはほとんどがリーディングジェットとサブリーディングジェッ
0トであるためと考えられる。

π –	  jet	  correlaGons	  in	  pp	  collisions 	

0.06

pp @ s = 2.76 TeVEMC triggered
04.0 < pπt (GeV/c)

0.05

jet

0.04

10 < pT(GeV/c)

1/Nπ0dNjet /d∆φ1/Nπ0dNjet /d∆φ

0.06

0.05
00.03

0.02

0.02

0.01

0.01

-1

0

1

23jet

0.04

0.03

0

8.0 < pπt (GeV/c)40∆φ[rad]10 < pT (GeV/c)

Work	  in	  progress	  Uncorrected	

-10

1

2

34

∆φ[rad]• Two	  clear	  jet	  peaks	  are	  observed,	  indicaGng	  that	  high	  pT	  π0	  producGon	  is	  related	  tットの方位角相関分布のトリガーo	  jet	  producGon.	  
図 4.1 陽子・陽子衝突での
π 0 中間子とジェ
pT 依存性JPS	  spring	  Hiroshima	  university	9	π0	  –	  jet	  azimuthal	  correlaGons	  in	  Pb-­‐Pb	  collisions	
Nreal/N/ C(6q)

1000

8

pair

0

4.0 < p/(GeV/c)tcent:0~10 (%)
jet(GeV/c)
10 < p970

8.0 < p/(GeV/c)t

12.0 < p/(GeV/c)
t

T

65432
1

Nreal/N/ C(6q)1009Work	  in	  progress	  Uncorrected	

0

cent:10~40 (%)

pair

87654321

9cent:40~80 (%)

pair

0

Nreal/N/ C(6q)1008765432
10-1012346 q (rad)

-10

123

4

6 q (rad)

-10

1

23

• Observed	  higher	  near	  and	  away	  side	  peaks	  on	  the	  BKG,	  by	  increasing	  	  trigger	  π0	  pT.	  
• BKG	  level	  decreases	  from	  central	  to	  peripheral.	  		JPS	  spring	  Hiroshima	  university	

46 q (rad)10	

Nreal /N/ C(6q)Jet	  pT	  dep.	  Of	  π0	  -­‐	  jet	  azimuthal	  correlaGons	
80

4.0 < p/ (GeV/c)

6cent:0~10 (%)

pair

0

70t

412.0 < p/t (GeV/c)jet

10 < p (GeV/c)
Tjet

20 < p (GeV/c)

Work	  in	  progress	  Uncorrected	

50

8.0 < p/t (GeV/c)

Tjet

30 < p (GeV/c)
T

3
2
10

-1

0

1

2

3

46q (rad)

-1

0

1

2

3

46q (rad)

-1

0

1

2

3

46q (rad)• BKG	  level	  decreases	  with	  increasing	  jet	  pT	  	  -­‐	  decreasing	  the	  combinatorial	  background	  	  -­‐	  can	  select	  signal	  jets	  by	  increasing	  jet	  pT	  region	  JPS	  spring	  Hiroshima	  university	

11	Summary	• π0	  –	  jet	  correlaGons	  have	  been	  measured	  in	  pp	  collisions	  and	  Pb-­‐Pb	  collisions	  at	  √sNN=2.76	  TeV	  in	  ALICE.	  
• pp	  collisions	  	  -­‐Clear	  back-­‐to-­‐back	  jets	  with	  high	  pT	  π0	  are	  seen	  for	  pp	  	  	  	  collisions.	  
• Pb-­‐Pb	  collisions	  	  -­‐	  Near	  and	  away	  side	  peaks	  are	  more	  higher	  as	  against	  	  	  	  BKG	  level	  at	  high	  pT	  region.	  	  -­‐	  BKG	  level	  decrease	  with	  going	  to	  peripheral	  collisions	  and	  	  	  	  	  increase	  jet	  pT.	  
• Next	  to	  do	  	  	  -­‐	  Will	  start	  shower	  shape	  analysis	  of	  EMCAL	  to	  get	  high	  	  	  	  	  	  	  pT	  π0(30	  GeV	  ~).	
JPS	  spring	  Hiroshima	  university	

12	

Back	  up	JPS	  spring	  Hiroshima	  university	

13	photon trigger event の場合は、EMCAL のアクセプタンス方向 (80◦ < φ < 180◦ ) と 180◦
反対方向にバイアスがかかっており、これは Di-jet 生成によるものだと考えられる。Global
track の分布がない部分が SPD の作動していない部分を示している。
図 3.5 は鉛・鉛衝突での minimum bias event の場合で、図 3.6 は EMCAL photon trigger
event の場合である。また２つの場合ともデータは good run のみを使用し、centrality を６分割してプロットした。鉛・鉛衝突の場合でも、陽子・陽子衝突と同様の事が言える。
図 3.7 は good run と semi-good run の方位角分布を比較をしたものである。Semi-goodrun では、TPC の一部分の tracking efficiency が悪いため、赤ラインの方位角分布が一部凹みがあることが確認できる。

Charged	  parGcle	  reconstrucGon	• Hybrid	  track	  cut	  :	  constructed	  by	  a	  combinaGon	  two	  track	  classes	  	  -­‐	  Global	  track	  :	  used	  SPD	  hits	  	  -­‐	  Complementary	  track	  :	  used	  collision	  vertex	  instead	  of	  SPD	  hits	  1/NeventdNevent/dφ

EMCAL photon trigger

1/NeventdNevent/dφ

Minimum bias trigger
0.007

0.04

global trackcomplementary track

0.035

0.006
0.005

hybrid track

0.03

0.025

0.004
0.003

0.02

0.015

0.002

0.010.001

0.005

0012345φtrack67(rad)00

12JPS	  spring	  Hiroshima	  university	
図 3.4 陽子・陽子衝突での荷電粒子方位角分布

345φ

track

67(rad)14	

Jet	  ReconstrucGon	  (FASTJET)	
$p =1
ΔR &
dij = min(k ti2 p ,k tj2 p ) 2 % p = 0
R &' p = −12kT	  algorithm	  Cambridge	  /	  Aachen	  algorithm	  anG-­‐kT	  algorithm	

• Procedure	  of	  jet	  ﬁnding	  1. Calculate	  parGcle	  distance	  :	  dij	  2. Calculate	  Beam	  distance	  :	  diB	  3. Find	  smallest	  distance	  :	  dij	  or	  diB	  4. If	  dij	  is	  smallest	  combine	  parGcles	  	  	  	  	  	  	  	  If	  diB	  is	  smallest	  and	  	  	  	  the	  cluster	  momentum	  	  	  	  larger	  than	  threshold	  	  	  	  	  call	  the	  cluster	  a	  jet	  • Parameter	  	  -­‐	  anG-­‐kT	  algorithm	  	  -­‐	  cone	  radius	  :	  0.4	  	  -­‐	  input	  track	  pT	  >	  0.15	  (GeV)	  	  -­‐	  jet	  area	  >	  0.4	  KT jet Cone jet

arXiv:0802.1189v2	  [hep-­‐pn]	  (2008)	

JPS	  spring	  Hiroshima	  university	

15	SubtracGon	  of	  BKG	  energy	
T,jet

EMC triggered

1

1/Nevent dNjet /dp

1/Nevent dNjet /dp

T,jetminimum bias
0~10 (%)

10-1
10-2

20~30 (%)

10-3

50~80 (%)

10-4

1

10-1
10-2
10-3
10-4

10-5

10-5

10-6

10-6

10-7-100

10-7-100-50

050

100

150

200250300

prec - l *Ajet (GeV/c)
t,jet
ch-50

050

100

150200250300

prec - l *Ajet (GeV/c)t,jetch• Large	  ﬂuctuaGon	  at	  low	  pT	  region	  • Can	  reconstruct	  signal	  jet	  greater	  than	  50	  GeV	JPS	  spring	  Hiroshima	  university	

16	

3.24 陽子・陽子衝突での不変質量分布
Invariant	  m図ass	  distribuGon	  in	  Pb-­‐Pb	  collisions	
00035000
30000

15.0 < pπt (GeV/c)

count

count

8.0 < pπt < 9.0 (GeV/c)

count

4.0 < pπt < 5.0 (GeV/c)

Pb+Pb @ sNN = 2.76 TeV

EMC triggered
centrality:0~10(%)

600

100

80

500

25000
40060

20000
300
15000

40200

10000

50100

150200250

30000350

Mγ γ (MeV/c2)

0count

count

2000

1500

1000

50010015020025015020025030000350

Mγ γ (MeV/c2)

300

350

400

Mγ γ (MeV/c2)

EMC triggered
centrality:40~50(%)

700

6050

400

40

300

3020020100

10100

150200250200250300350250300

350

Mγ γ (MeV/c2)

70

500

50

150

80

600

00100

15.0 < pπt (GeV/c)

Pb+Pb @ sNN = 2.76 TeV

800

50

0

8.0 < pπt < 9.0 (GeV/c)

2500

50

100

0

4.0 < pπt < 5.0 (GeV/c)

0050

count0020100

5000

300

350400Mγ γ (MeV/c2)

0050

100150200400

Mγ γ (MeV/c2)• Consistent	  with	  pp	  collisions	  at	  peripherral	  collisions.	  
• This	  analysis	  used	  as	  π0	  within	  3sigma	  from	  each	  mean	  points.	  
図 3.25 鉛・鉛衝突での不変質量分布
JPS	  spring	  Hiroshima	  university	

17	Event	  mixing	• Event	  mixing	  	  -­‐	  divided	  centrality	  0~100%	  and	  vertex	  z	  ±10cm	  evenly	  into	  10	  parts	  	  -­‐	  used	  as	  mix	  event	  same	  with	  centrality	  and	  vertex	  z	  of	  real	  event	  0

30000

5000

25000

4000

20000

3000

15000

2000

10000

1000

5000

00

Good runs
Min.bias
cent:10~40(%)
0
4.0 < p/T (GeV/c)

pair

6000

real event/mix event
Nreal /N/ C(6q)mix eventcountcountreal event
7000

2.2
2
1.8
1.6
1.4
1.2
10.8
0.6
0.4
0.2

0

1

2

3

4-1

0

12

3

6q (rad)real eventmix event

10000

50000

Semi-good runs
Min.bias
cent:10~40(%)/0
4.0 < p (GeV/c)

30000

20000

4000

pair

40000
8000

6000

-1

10000

00

12

3

46q (rad)

2.2
2
1.8
1.6
1.4
1.2
10.8

T

2000

0

real event/mix event
012000

count

count

046q (rad)Nreal /N/ C(6q)

-1

0.6
0.4
0.2

-1

0

1234

6 q (rad)

-10

1234

6 q (rad)JPS	  spring	  Hiroshima	  university	

0-101234

6 q (rad)18