Underlying event properties in pp collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV
Authors:   The ALICE collaboration, Acharya S. , Adamová D. , Adler A. , Adolfsson J. , Aggarwal M. M. , Aglieri Rinella G. , Agnello M. , Agrawal N. , Ahammed Z. , Ahmad S. , Ahn S. U. , Akindinov A. , Al-Turany M. , Alam S. N. , Albuquerque D. S. D. , Aleksandrov D. , Alessandro B. , Alfanda H. M. , Alfaro Molina R. , Ali B. , Ali Y. , Alici A. , Alkin A. , Alme J. , Alt T. , Altenkamper L. , Altsybeev I. , Anaam M. N. , Andrei C. , Andreou D. , Andrews H. A. , Andronic A. , Angeletti M. , Anguelov V. , Anson C. , Antičić T. , Antinori F. , Antonioli P. , Anwar R. , Apadula N. , Aphecetche L. , Appelshäuser H. , Arcelli S. , Arnaldi R. , Arratia M. , Arsene I. C. , Arslandok M. , Augustinus A. , Averbeck R. , Aziz S. , Azmi M. D. , Badalà A. , Baek Y. W. , Bagnasco S. , Bai X. , Bailhache R. , Bala R. , Baldisseri A. , Ball M. , Balouza S. , Barbera R. , Barioglio L. , Barnaföldi G. G. , Barnby L. S. , Barret V. , Bartalini P. , Barth K. , Bartsch E. , Baruffaldi F. , Bastid N. , Basu S. , Batigne G. , Batyunya B. , Bauri D. , Bazo Alba J. L. , Bearden I. G. , Bedda C. , Behera N. K. , Belikov I. , Bell Hechavarria A. D. C. , Bellini F. , Bellwied R. , Belyaev V. , Bencedi G. , Beole S. , Bercuci A. , Berdnikov Y. , Berenyi D. , Bertens R. A. , Berzano D. , Besoiu M. G. , Betev L. , Bhasin A. , Bhat I. R. , Bhat M. A. , Bhatt H. , Bhattacharjee B. , Bianchi A. , Bianchi L. , Bianchi N. , Bielčík J. , Bielčíková J. , Bilandzic A. , Biro G. , Biswas R. , Biswas S. , Blair J. T. , Blau D. , Blume C. , Boca G. , Bock F. , Bogdanov A. , Boi S. , Boldizsár L. , Bolozdynya A. , Bombara M. , Bonomi G. , Borel H. , Borissov A. , Bossi H. , Botta E. , Bratrud L. , Braun-Munzinger P. , Bregant M. , Broz M. , Brucken E. J. , Bruna E. , Bruno G. E. , Buckland M. D. , Budnikov D. , Buesching H. , Bufalino S. , Bugnon O. , Buhler P. , Buncic P. , Buthelezi Z. , Butt J. B. , Buxton J. T. , Bysiak S. A. , Caffarri D. , Caliva A. , Calvo Villar E. , Camacho R. S. , Camerini P. , Capon A. A. , Carnesecchi F. , Caron R. , Castillo Castellanos J. , Castro A. J. , Casula E. A. R. , Catalano F. , Ceballos Sanchez C. , Chakraborty P. , Chandra S. , Chang W. , Chapeland S. , Chartier M. , Chattopadhyay S. , Chattopadhyay S. , Chauvin A. , Cheshkov C. , Cheynis B. , Chibante Barroso V. , Chinellato D. D. , Cho S. , Chochula P. , Chowdhury T. , Christakoglou P. , Christensen C. H. , Christiansen P. , Chujo T. , Cicalo C. , Cifarelli L. , Cindolo F. , Cleymans J. , Colamaria F. , Colella D. , Collu A. , Colocci M. , Concas M. , Conesa Balbastre G. , Conesa del Valle Z. , Contin G. , Contreras J. G. , Cormier T. M. , Corrales Morales Y. , Cortese P. , Cosentino M. R. , Costa F. , Costanza S. , Crochet P. , Cuautle E. , Cui P. , Cunqueiro L. , Dabrowski D. , Dahms T. , Dainese A. , Damas F. P. A. , Danisch M. C. , Danu A. , Das D. , Das I. , Das P. , Das P. , Das S. , Dash A. , Dash S. , De S. , De Caro A. , de Cataldo G. , de Cuveland J. , De Falco A. , De Gruttola D. , De Marco N. , De Pasquale S. , Deb S. , Debjani B. , Degenhardt H. F. , Deja K. R. , Deloff A. , Delsanto S. , Devetak D. , Dhankher P. , Di Bari D. , Di Mauro A. , Diaz R. A. , Dietel T. , Dillenseger P. , Ding Y. , Divià R. , Dixit D. U. , Djuvsland Ø. , Dmitrieva U. , Dobrin A. , Dönigus B. , Dordic O. , Dubey A. K. , Dubla A. , Dudi S. , Dukhishyam M. , Dupieux P. , Ehlers R. J. , Eikeland V. N. , Elia D. , Engel H. , Epple E. , Erazmus B. , Erhardt F. , Erokhin A. , Ersdal M. R. , Espagnon B. , Eulisse G. , Evans D. , Evdokimov S. , Fabbietti L. , Faggin M. , Faivre J. , Fan F. , Fantoni A. , Fasel M. , Fecchio P. , Feliciello A. , Feofilov G. , Fernández Téllez A. , Ferrero A. , Ferretti A. , Festanti A. , Feuillard V. J. G. , Figiel J. , Filchagin S. , Finogeev D. , Fionda F. M. , Fiorenza G. , Flor F. , Foertsch S. , Foka P. , Fokin S. , Fragiacomo E. , Frankenfeld U. , Fuchs U. , Furget C. , Furs A. , Fusco Girard M. , Gaardhøje J. J. , Gagliardi M. , Gago A. M. , Gal A. , Galvan C. D. , Ganoti P. , Garabatos C. , Garcia-Solis E. , Garg K. , Gargiulo C. , Garibli A. , Garner K. , Gasik P. , Gauger E. F. , Gay Ducati M. B. , Germain M. , Ghosh J. , Ghosh P. , Ghosh S. K. , Gianotti P. , Giubellino P. , Giubilato P. , Glässel P. , Goméz Coral D. M. , Gomez Ramirez A. , Gonzalez V. , González-Zamora P. , Gorbunov S. , Görlich L. , Gotovac S. , Grabski V. , Graczykowski L. K. , Graham K. L. , Greiner L. , Grelli A. , Grigoras C. , Grigoriev V. , Grigoryan A. , Grigoryan S. , Groettvik O. S. , Grosa F. , Grosse-Oetringhaus J. F. , Grosso R. , Guernane R. , Guittiere M. , Gulbrandsen K. , Gunji T. , Gupta A. , Gupta R. , Guzman I. B. , Haake R. , Habib M. K. , Hadjidakis C. , Hamagaki H. , Hamar G. , Hamid M. , Hannigan R. , Haque M. R. , Harlenderova A. , Harris J. W. , Harton A. , Hasenbichler J. A. , Hassan H. , Hatzifotiadou D. , Hauer P. , Hayashi S. , Heckel S. T. , Hellbär E. , Helstrup H. , Herghelegiu A. , Herman T. , Hernandez E. G. , Herrera Corral G. , Herrmann F. , Hetland K. F. , Hilden T. E. , Hillemanns H. , Hills C. , Hippolyte B. , Hohlweger B. , Horak D. , Hornung A. , Hornung S. , Hosokawa R. , Hristov P. , Huang C. , Hughes C. , Huhn P. , Humanic T. J. , Hushnud H. , Husova L. A. , Hussain N. , Hussain S. A. , Hutter D. , Iddon J. P. , Ilkaev R. , Inaba M. , Innocenti G. M. , Ippolitov M. , Isakov A. , Islam M. S. , Ivanov M. , Ivanov V. , Izucheev V. , Jacak B. , Jacazio N. , Jacobs P. M. , Jadlovska S. , Jadlovsky J. , Jaelani S. , Jahnke C. , Jakubowska M. J. , Janik M. A. , Janson T. , Jercic M. , Jevons O. , Jin M. , Jonas F. , Jones P. G. , Jung J. , Jung M. , Jusko A. , Kalinak P. , Kalweit A. , Kaplin V. , Kar S. , Karasu Uysal A. , Karavichev O. , Karavicheva T. , Karczmarczyk P. , Karpechev E. , Kazantsev A. , Kebschull U. , Keidel R. , Keil M. , Ketzer B. , Khabanova Z. , Khan A. M. , Khan S. , Khan S. A. , Khanzadeev A. , Kharlov Y. , Khatun A. , Khuntia A. , Kileng B. , Kim B. , Kim B. , Kim D. , Kim D. J. , Kim E. J. , Kim H. , Kim J. , Kim J. S. , Kim J. , Kim J. , Kim J. , Kim M. , Kim S. , Kim T. , Kim T. , Kirsch S. , Kisel I. , Kiselev S. , Kisiel A. , Klay J. L. , Klein C. , Klein J. , Klein S. , Klein-Bösing C. , Kleiner M. , Kluge A. , Knichel M. L. , Knospe A. G. , Kobdaj C. , Köhler M. K. , Kollegger T. , Kondratyev A. , Kondratyeva N. , Kondratyuk E. , Konig J. , Konopka P. J. , Koska L. , Kovalenko O. , Kovalenko V. , Kowalski M. , Králik I. , Kravčáková A. , Kreis L. , Krivda M. , Krizek F. , Krizkova Gajdosova K. , Krüger M. , Kryshen E. , Krzewicki M. , Kubera A. M. , Kučera V. , Kuhn C. , Kuijer P. G. , Kumar L. , Kumar S. , Kundu S. , Kurashvili P. , Kurepin A. , Kurepin A. B. , Kuryakin A. , Kushpil S. , Kvapil J. , Kweon M. J. , Kwon J. Y. , Kwon Y. , La Pointe S. L. , La Rocca P. , Lai Y. S. , Langoy R. , Lapidus K. , Lardeux A. , Larionov P. , Laudi E. , Lavicka R. , Lazareva T. , Lea R. , Leardini L. , Lee J. , Lee S. , Lehas F. , Lehner S. , Lehrbach J. , Lemmon R. C. , León Monzón I. , Lesser E. D. , Lettrich M. , Lévai P. , Li X. , Li X. L. , Lien J. , Lietava R. , Lim B. , Lindenstruth V. , Lindsay S. W. , Lippmann C. , Lisa M. A. , Litichevskyi V. , Liu A. , Liu S. , Llope W. J. , Lofnes I. M. , Loginov V. , Loizides C. , Loncar P. , Lopez X. , López Torres E. , Luhder J. R. , Lunardon M. , Luparello G. , Ma Y. , Maevskaya A. , Mager M. , Mahmood S. M. , Mahmoud T. , Maire A. , Majka R. D. , Malaev M. , Malik Q. W. , Malinina L. , Mal’Kevich D. , Malzacher P. , Mandaglio G. , Manko V. , Manso F. , Manzari V. , Mao Y. , Marchisone M. , Mareš J. , Margagliotti G. V. , Margotti A. , Margutti J. , Marín A. , Markert C. , Marquard M. , Martin N. A. , Martinengo P. , Martinez J. L. , Martínez M. I. , Martínez García G. , Martinez Pedreira M. , Masciocchi S. , Masera M. , Masoni A. , Massacrier L. , Masson E. , Mastroserio A. , Mathis A. M. , Matonoha O. , Matuoka P. F. T. , Matyja A. , Mayer C. , Mazzilli M. , Mazzoni M. A. , Mechler A. F. , Meddi F. , Melikyan Y. , Menchaca-Rocha A. , Mengke C. , Meninno E. , Meres M. , Mhlanga S. , Miake Y. , Micheletti L. , Mihaylov D. L. , Mikhaylov K. , Mischke A. , Mishra A. N. , Miśkowiec D. , Modak A. , Mohammadi N. , Mohanty A. P. , Mohanty B. , Mohisin Khan M. , Mordasini C. , Moreira De Godoy D. A. , Moreno L. A. P. , Morozov I. , Morsch A. , Mrnjavac T. , Muccifora V. , Mudnic E. , Mühlheim D. , Muhuri S. , Mulligan J. D. , Munhoz M. G. , Munzer R. H. , Murakami H. , Murray S. , Musa L. , Musinsky J. , Myers C. J. , Myrcha J. W. , Naik B. , Nair R. , Nandi B. K. , Nania R. , Nappi E. , Naru M. U. , Nassirpour A. F. , Nattrass C. , Nayak R. , Nayak T. K. , Nazarenko S. , Neagu A. , Negrao De Oliveira R. A. , Nellen L. , Nesbo S. V. , Neskovic G. , Nesterov D. , Neumann L. T. , Nielsen B. S. , Nikolaev S. , Nikulin S. , Nikulin V. , Noferini F. , Nomokonov P. , Norman J. , Novitzky N. , Nowakowski P. , Nyanin A. , Nystrand J. , Ogino M. , Ohlson A. , Oleniacz J. , Oliveira Da Silva A. C. , Oliver M. H. , Oppedisano C. , Orava R. , Ortiz Velasquez A. , Oskarsson A. , Otwinowski J. , Oyama K. , Pachmayer Y. , Pacik V. , Pagano D. , Paić G. , Pan J. , Pandey A. K. , Panebianco S. , Pareek P. , Park J. , Parkkila J. E. , Parmar S. , Pathak S. P. , Patra R. N. , Paul B. , Pei H. , Peitzmann T. , Peng X. , Pereira L. G. , Pereira Da Costa H. , Peresunko D. , Perez G. M. , Perez Lezama E. , Peskov V. , Pestov Y. , Petráček V. , Petrovici M. , Pezzi R. P. , Piano S. , Pikna M. , Pillot P. , Pinazza O. , Pinsky L. , Pinto C. , Pisano S. , Pistone D. , Płoskoń M. , Planinic M. , Pliquett F. , Pluta J. , Pochybova S. , Poghosyan M. G. , Polichtchouk B. , Poljak N. , Pop A. , Poppenborg H. , Porteboeuf-Houssais S. , Pozdniakov V. , Prasad S. K. , Preghenella R. , Prino F. , Pruneau C. A. , Pshenichnov I. , Puccio M. , Putschke J. , Quishpe R. E. , Ragoni S. , Raha S. , Rajput S. , Rak J. , Rakotozafindrabe A. , Ramello L. , Rami F. , Raniwala R. , Raniwala S. , Räsänen S. S. , Rath R. , Ratza V. , Ravasenga I. , Read K. F. , Redlich K. , Rehman A. , Reichelt P. , Reidt F. , Ren X. , Renfordt R. , Rescakova Z. , Revol J.-P. , Reygers K. , Riabov V. , Richert T. , Richter M. , Riedler P. , Riegler W. , Riggi F. , Ristea C. , Rode S. P. , Rodríguez Cahuantzi M. , Røed K. , Rogalev R. , Rogochaya E. , Rohr D. , Röhrich D. , Rokita P. S. , Ronchetti F. , Rosas E. D. , Roslon K. , Rossi A. , Rotondi A. , Roy A. , Roy P. , Rueda O. V. , Rui R. , Rumyantsev B. , Rustamov A. , Ryabinkin E. , Ryabov Y. , Rybicki A. , Rytkonen H. , Saarimaki O. A. M. , Sadhu S. , Sadovsky S. , Šafařík K. , Saha S. K. , Sahoo B. , Sahoo P. , Sahoo R. , Sahoo S. , Sahu P. K. , Saini J. , Sakai S. , Sambyal S. , Samsonov V. , Sarkar D. , Sarkar N. , Sarma P. , Sarti V. M. , Sas M. H. P. , Scapparone E. , Schaefer B. , Schambach J. , Scheid H. S. , Schiaua C. , Schicker R. , Schmah A. , Schmidt C. , Schmidt H. R. , Schmidt M. O. , Schmidt M. , Schmidt N. V. , Schmier A. R. , Schukraft J. , Schutz Y. , Schwarz K. , Schweda K. , Scioli G. , Scomparin E. , Šefčík M. , Seger J. E. , Sekiguchi Y. , Sekihata D. , Selyuzhenkov I. , Senyukov S. , Serebryakov D. , Serradilla E. , Sevcenco A. , Shabanov A. , Shabetai A. , Shahoyan R. , Shaikh W. , Shangaraev A. , Sharma A. , Sharma A. , Sharma H. , Sharma M. , Sharma N. , Sheikh A. I. , Shigaki K. , Shimomura M. , Shirinkin S. , Shou Q. , Sibiriak Y. , Siddhanta S. , Siemiarczuk T. , Silvermyr D. , Simatovic G. , Simonetti G. , Singh R. , Singh R. , Singh R. , Singh V. K. , Singhal V. , Sinha T. , Sitar B. , Sitta M. , Skaali T. B. , Slupecki M. , Smirnov N. , Snellings R. J. M. , Snellman T. W. , Soncco C. , Song J. , Songmoolnak A. , Soramel F. , Sorensen S. , Sputowska I. , Stachel J. , Stan I. , Stankus P. , Steffanic P. J. , Stenlund E. , Stocco D. , Storetvedt M. M. , Stritto L. D. , Suaide A. A. P. , Sugitate T. , Suire C. , Suleymanov M. , Suljic M. , Sultanov R. , Šumbera M. , Sumowidagdo S. , Swain S. , Szabo A. , Szarka I. , Tabassam U. , Taillepied G. , Takahashi J. , Tambave G. J. , Tang S. , Tarhini M. , Tarzila M. G. , Tauro A. , Tejeda Muñoz G. , Telesca A. , Terrevoli C. , Thakur D. , Thakur S. , Thomas D. , Thoresen F. , Tieulent R. , Tikhonov A. , Timmins A. R. , Toia A. , Topilskaya N. , Toppi M. , Torales-Acosta F. , Torres S. R. , Trifiro A. , Tripathy S. , Tripathy T. , Trogolo S. , Trombetta G. , Tropp L. , Trubnikov V. , Trzaska W. H. , Trzcinski T. P. , Trzeciak B. A. , Tsuji T. , Tumkin A. , Turrisi R. , Tveter T. S. , Ullaland K. , Umaka E. N. , Uras A. , Usai G. L. , Utrobicic A. , Vala M. , Valle N. , Vallero S. , van der Kolk N. , van Doremalen L. V. R. , van Leeuwen M. , Vande Vyvre P. , Varga D. , Varga Z. , Varga-Kofarago M. , Vargas A. , Vasileiou M. , Vasiliev A. , Vázquez Doce O. , Vechernin V. , Veen A. M. , Vercellin E. , Vergara Limón S. , Vermunt L. , Vernet R. , Vértesi R. , Vickovic L. , Vilakazi Z. , Villalobos Baillie O. , Villatoro Tello A. , Vino G. , Vinogradov A. , Virgili T. , Vislavicius V. , Vodopyanov A. , Volkel B. , Völkl M. A. , Voloshin K. , Voloshin S. A. , Volpe G. , von Haller B. , Vorobyev I. , Voscek D. , Vrláková J. , Wagner B. , Weber M. , Weber S. G. , Wegrzynek A. , Weiser D. F. , Wenzel S. C. , Wessels J. P. , Wiechula J. , Wikne J. , Wilk G. , Wilkinson J. , Willems G. A. , Willsher E. , Windelband B. , Winn M. , Witt W. E. , Wu Y. , Xu R. , Yalcin S. , Yamakawa K. , Yang S. , Yano S. , Yin Z. , Yokoyama H. , Yoo I.-K. , Yoon J. H. , Yuan S. , Yuncu A. , Yurchenko V. , Zaccolo V. , Zaman A. , Zampolli C. , Zanoli H. J. C. , Zardoshti N. , Zarochentsev A. , Závada P. , Zaviyalov N. , Zbroszczyk H. , Zhalov M. , Zhang S. , Zhang X. , Zhang Z. , Zherebchevskii V. , Zhou D. , Zhou Y. , Zhou Z. , Zhu J. , Zhu Y. , Zichichi A. , Zimmermann M. B. , Zinovjev G. , Zurlo N. 
Published: May 2020

Abstract

This article reports measurements characterizing the Underlying Event (UE) associated with hard scatterings at midrapidity (|η| < 0.8) in pp collisions at

$$ \sqrt{s} $$

s

= 13 TeV. The hard scatterings are identified by the leading particle, the charged particle with the highest transverse momentum (

$$ {p}_{\mathrm{T}}^{\mathrm{leading}} $$

p
T
leading

) in the event. Charged-particle number-densities and summed transverse-momentum densities are measured in different azimuthal regions defined with respect to the leading particle direction: Toward, Transverse, and Away. The Toward and Away regions contain the fragmentation products of the hard scatterings in addition to the UE contribution, whereas particles in the Transverse region are expected to originate predominantly from the UE. The study is performed as a function of

$$ {p}_{\mathrm{T}}^{\mathrm{leading}} $$

p
T
leading

with three different p
T thresholds for the associated particles,

$$ {p}_{\mathrm{T}}^{\mathrm{track}} $$

p
T
track

> 0.15, 0.5, and 1.0 GeV/c. The charged-particle density in the Transverse region rises steeply for low values of

$$ {p}_{\mathrm{T}}^{\mathrm{leading}} $$

p
T
leading

and reaches a plateau. The results confirm the trend that the charged-particle density in the Transverse region shows a stronger increase with

$$ \sqrt{s} $$

s

than the inclusive charged-particle density at midrapidity. The UE activity is increased by approximately 20% when going from 7 TeV to 13 TeV pp collisions. The plateau in the Transverse region (5 <

$$ {p}_{\mathrm{T}}^{\mathrm{leading}} $$

p
T
leading

< 40 GeV/c) is further characterized by the probability distribution of its charged-particle multiplicity normalized to its average value (relative transverse activity, R
T) and the mean transverse momentum as a function of R
T. Experimental results are compared to model calculations using PYTHIA 8 and EPOS LHC. The overall agreement between models and data is within 30%. These measurements provide new insights on the interplay between hard scatterings and the associated UE in pp collisions.