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High p T probes at the LHC: what do we know?

This presentation by Federico Antinori provides an overview of the current knowledge about high pT probes at the Large Hadron Collider (LHC). Topics covered include nuclear modification factor, reconstructed jets, quarkonia, heavy flavor, and recent experimental results. The presentation also includes strong disclaimers about the personal choice of results and an experimentalist's perspective.

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High p T probes at the LHC: what do we know?

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Presentation Transcript

  1. High pT probes at the LHC:what do we know? Federico Antinori （安飞德） INFN, Padova, Italy andCERN, Geneva, Switzerland 中国·武汉·华中师范大学 –2012年10月23号

  2. Contents 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 • Nuclear Modification Factor • Intermezzo: first p-Pb results • Reconstructed Jets • Quarkonia • Heavy Flavour • Strong disclaimers: • a wide, but personal, choice of results • an (this ) experimentalist’s take

  3. Nuclear Modification Factor • in the absence of nuclear modifications, hard processes expected to obey NCOLL scaling  RAA = 1 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号

  4. Binary scaling for EW bosons… ATLAS Z ATLAS γ CMS γ, W, Z 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 and indeed…

  5. Strong suppression for hadrons… • RAA(pT) for charged particles produced in 0-5% centrality range @ LHC: • minimum (~ 0.14) for pT ~ 6-7 GeV/c • then slow increase at high pT • interpreted as due to loss of energy of partons propagating through medium • up to VERY high pT!!! compiled in: CMS: EPJC 72 (2012) 1945 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号

  6. Strong angular dependence • sensitivity to path length dependence of energy loss • significant effect, even at 20 GeV and beyond! 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号

  7. Baryon/Meson effect 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号  sensitivity to hadronisation in medium

  8. (Collision of Nucleon with Nucleus)Breaking News 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号

  9. Breaking News: RpPb! ALICE, arXiv:1210.4520 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 measured on the small data sample from the September pilot run

  10. Breaking News: p-Pb dN/dη ALICE, arXiv:1210.3615 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 essential model constraint too much p/Pb asymmetry in saturation models?

  11. Breaking News: p-Pb ridge CMS, arXiv:1210.5482 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 ridge structure observed in p-Pb by CMS! yield increases with multiplicity significantly larger than in pp

  12. Di-jet imbalance CMS: arXiv:1102.1957 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 • Pb-Pb events with large di-jet imbalance observed at the LHC • recoiling jet strongly quenched!

  13. Reconstructed Jets 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号

  14. Di-jet imbalance • imbalance quantified by the di-jet asymmetry variable AJ : • with increasing centrality: • enhancement of asymmetric di-jets with respect to pp • & HIJING + PYTHIA simulation ATLAS: PRL105 (2010) 252303 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号

  15. Di-jet Δφ CMS, arXiv:1102.1957 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 no visible angular decorrelation in Δφ wrt pp collisions!  large imbalance effect on jet energy, but very little effect on jet direction!

  16. γ-jet imbalance ATLAS-CONF-2012-121 CMS, arXiv:1205.0206 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 warning: denominator matters!

  17. Z-jet imbalance ATLAS-CONF-2012-119 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 similar story…

  18. γ-jet Δφ CMS, arXiv:1205.0206 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 again, no visible decorrelaton…

  19. Jet v2 ATLAS-CONF-2012-116 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 substantial azimuthal asymmetry up to highest jet energies!

  20. Jet RCP ATLAS, arXiv:1208.1967 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 substantial suppression, out to very high jet energy!

  21. Pb Pb Pb Pb Jet RAA CMS PAS HIN-12-004 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号

  22. Jet RAA, low pT 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 change of behaviour at low pT? it seems to decrease further… caveat: orange and mandarin…

  23. R (radius) dependence ATLAS, arXiv:1208.1967 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 ratio of RCP for different jet radii interesting modulation around 60 GeV…

  24. Jet FF is modified ATLAS-CONF-2012-115 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 visible modification in high lumi sample!

  25. Even more at lower z… 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 ξ~ 5  z ~ 7 10-3

  26. Near-side broadening Isolation of near-side peak: Dh–D correlation with trigger Long-range (large Dh) correlation used as proxy for background sh s Evolution of near-side-peak sh and s with centrality: Strong sh increase for central collisions Interestingly: AMPT describes the data very well Influence of flowing medium? N.Armesto et al., PRL 93, 242301 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号

  27. Particle composition PYTHIA pp 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 peak excess particle composition similar to pp!

  28. Quarkonia

  29. J/ψ @ LHC: central y, high pT • LHC: |y| < 2.4, pT > 6.5 GeV/c (CMS) prompt J/ψ • more suppressed than RHIC: |y| < 1. pT > 5 GeV/c (STAR) inclusive J/ ψ • LHC |y| < 2.5, pT > 3 GeV/c (ATLAS) CMS: PAS HIN-10-006 ATLAS: PLB 697 (2011) 294 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号

  30. J/ψ @ LHC: forward y, low pT • LHC: 2.5 < y < 4, pT > 0 (ALICE) 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 • less suppression than RHIC: 1.2 < y < 2.2, pT > 0 (PHENIX) • centrality dependence is much weaker! • c-cbar coalescence?

  31. J/ψ RAA: pT dependence 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 consistency between CMS and ALICE

  32. J/ψ RAA: pT dependence 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 consistent with coalescence models

  33. J/ψ flow? 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 some “hint-ication” of a modulation…?

  34. What about ψ’? • ψ’ less suppressed than J/ψ? (CMS) • not confirmed by ALICE… • à suivre… 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号

  35. Bottomonia CMS: HIN-11-011 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 significantly suppressed • Υ(2S) strongly suppressed • Υ(3S) not visible… • a crucial confirmation: quarkonia dissolve in the medium…

  36. Heavy Flavours

  37. Reconstructed D mesons! 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号

  38. Heavy Flavours RAA • + indication of less suppression for beauty? 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 • pT < 8 GeV/c: • hint of less suppression than for π • pT > 8 GeV/c • same suppression as for π…

  39. A new entry: Ds • more stats needed! 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 HF in-medium hadronisation! a hint of strangeness enhancement?

  40. D meson v2 • “Hint”-ication of non-zero v2 • consistent with strong coupling of c to medium • theory must describe simultaneously v2 and RAA … 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号

  41. b-tagged jets • b jet suppression! CMS PAS HIN-12-004 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 jets with high mass sec vertex

  42. Conclusion 安飞德 – 武汉 – 2012年10月23号 • With the advent of the LHC, AA physics has entered a new era! • abundance of hard probes • state-of-the-art collider detectors • A rich harvest of data on high-pT probes already! • strong suppression of particle production at high-pT • no suppression in initial state • strong suppression of jet production • angular dependences • “signs of life” at low jet pT (FF, η broadening,…) • strong suppression of quarkonia  but with reappearance at low pT • strong suppression of heavy flavour production  hints of mass ordering? • hint-ication of angular dependencies in suppression of heavy flavour, quarkonia • suppression of b jets • very strong set of constraints for theory! • High pT Physics at LHC is in full swing! • stay tuned!...

  43. 谢谢！ Special 谢谢to: Andrea Dainese, Constantin Loizides, Daicui Zhou, Davide Caffarri, Gabor Veres, Julia Velkovska, Karel Šafařík, Xin-Nian Wang

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