Unbinned Deep Learning Jet Substructure Measurement in High $Q^2$ ep collisions at HERA
V Andreev
,
M Arratia
,
A Baghdasaryan
,
A Baty
,
K Begzsuren
,
A Bolz
,
V Boudry
(1)
,
G Brandt
,
D Britzger
,
A Buniatyan
,
L Bystritskaya
,
A.J Campbell
,
K.B Cantun Avila
,
K Cerny
,
V Chekelian
,
Z Chen
,
J.G Contreras
,
L Cunqueiro Mendez
,
J Cvach
,
J.B Dainton
,
K Daum
,
A Deshpande
,
C Diaconu
(2)
,
G Eckerlin
,
S Egli
,
E Elsen
,
L Favart
,
A Fedotov
,
J Feltesse
(3)
,
M Fleischer
,
A Fomenko
,
C Gal
,
J Gayler
,
L Goerlich
,
N Gogitidze
,
M Gouzevitch
(4)
,
C Grab
,
T Greenshaw
,
G Grindhammer
,
D Haidt
,
R.C.W Henderson
,
J Hladký
,
D Hoffmann
(2)
,
R Horisberger
,
T Hreus
,
F Huber
,
P.M Jacobs
,
M Jacquet
(5)
,
T Janssen
,
A.W Jung
,
H Jung
,
M Kapichine
,
J Katzy
,
C Kiesling
,
M Klein
,
C Kleinwort
,
H.T Klest
,
R Kogler
,
P Kostka
,
J Kretzschmar
,
D Krücker
,
K Krüger
,
M.P.J Landon
,
W Lange
,
P Laycock
,
S.H Lee
,
S Levonian
,
J Lin
,
K Lipka
,
B List
,
J List
,
W Li
,
B Lobodzinski
,
O.R Long
,
E Malinovski
,
H.-U Martyn
,
S.J Maxfield
,
A Mehta
,
A.B Meyer
,
J Meyer
,
S Mikocki
,
V.M Mikuni
,
M.M Mondal
,
A Morozov
,
K Müller
,
B Nachman
,
Th Naumann
,
P.R Newman
,
C Niebuhr
,
G Nowak
,
J.E Olsson
,
D Ozerov
,
S Park
,
C Pascaud
(5)
,
G.D Patel
,
E Perez
,
A Petrukhin
,
I Picuric
,
D Pitzl
,
R Polifka
,
S Preins
,
V Radescu
,
N Raicevic
,
T Ravdandorj
,
P Reimer
,
E Rizvi
,
P Robmann
,
R Roosen
,
A Rostovtsev
,
M Rotaru
,
D.P.C Sankey
,
M Sauter
,
E Sauvan
(2, 6)
,
S Schmitt
,
B.A Schmookler
,
L Schoeffel
(3)
,
A Schöning
,
F Sefkow
,
S Shushkevich
,
Y Soloviev
,
P Sopicki
,
D South
,
V Spaskov
,
A Specka
(1)
,
M Steder
,
B Stella
,
U Straumann
,
C Sun
,
T Sykora
,
P.D Thompson
,
D Traynor
,
B Tseepeldorj
,
Z Tu
,
A Valkárová
,
C Vallée
(2)
,
P van Mechelen
,
J Žáček
,
R Žlebčík
,
D Wegener
,
E Wünsch
,
J Zhang
,
Z Zhang
(5)
,
H Zohrabyan
,
F Zomer
(5)
1
LLR -
Laboratoire Leprince-Ringuet
2 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
3 DPhP - Département de Physique des Particules (ex SPP)
4 IPNL - Institut de Physique Nucléaire de Lyon
5 IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie
6 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
2 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
3 DPhP - Département de Physique des Particules (ex SPP)
4 IPNL - Institut de Physique Nucléaire de Lyon
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J Zhang
- Fonction : Auteur
H Zohrabyan
- Fonction : Auteur
Résumé
The radiation pattern within high energy quark- and gluon-initiated jets (jet substructure) is used extensively as a precision probe of the strong force as well as an environment for optimizing event generators with numerous applications in high energy particle and nuclear physics. Looking at electron-proton collisions is of particular interest as many of the complications present at hadron colliders are absent. A detailed study of modern jet substructure observables, jet angularities, in electron-proton collisions is presented using data recorded using the H1 detector at HERA. The measurement is unbinned and multi-dimensional, using machine learning to correct for detector effects. All of the available reconstructed object information of the respective jets is interpreted by a graph neural network, achieving superior precision on a selected set of jet angularities. Training these networks was enabled by the use of a large number of GPUs in the Perlmutter supercomputer at Berkeley Lab. The particle jets are reconstructed in the laboratory frame, using the $k_{\mathrm{T}}$ jet clustering algorithm. Results are reported at high transverse momentum transfer $Q^2>150$ GeV${}^2$, and inelasticity $0.2 < y < 0.7$. The analysis is also performed in sub-regions of $Q^2$, thus probing scale dependencies of the substructure variables. The data are compared with a variety of predictions and point towards possible improvements of such models.