Azimuthal transverse single-spin asymmetries of inclusive jets and charged pions within jets from polarized-proton collisions at s = 500 GeV

Adamczyk, L.; Adams, J. R.; Adkins, J. K.; Agakishiev, G.; Aggarwal, M. M.; Ahammed, Z.; Ajitanand, N. N.; Alekseev, I.; Anderson, D. M.; Aoyama, R.; Aparin, A.; Arkhipkin, D.; Aschenauer, E. C.; Ashraf, M. U.; Attri, A.; Averichev, G. S.; Bai, X.; Bairathi, V.; Barish, K.; Behera, A.; Bellwied, R.; Bhasin, A.; Bhati, A. K.; Bhattarai, P.; Bielcik, J.; Bielcikova, J.; Bland, L. C.; Bordyuzhin, I. G.; Bouchet, J.; Brandenburg, J. D.; Brandin, A. V.; Brown, D.; Bryslawskyj, J.; Bunzarov, I.; Butterworth, J.; Caines, H.; Calderón De La Barca Sánchez, M.; Campbell, J. M.; Cebra, D.; Chakaberia, I.; Chaloupka, P.; Chang, Z.; Chankova-Bunzarova, N.; Chatterjee, A.; Chattopadhyay, S.; Chen, X.; Chen, X.; Chen, J. H.; Cheng, J.; Cherney, M.; Christie, W.; Contin, G.; Crawford, H. J.; Das, S.; Dedovich, T. G.; Deng, J.; Deppner, I. M.; Derevschikov, A. A.; Didenko, L.; Dilks, C.; Dong, X.; Drachenberg, J. L.; Draper, J. E.; Dunlop, J. C.; Efimov, L. G.; Elsey, N.; Engelage, J.; Eppley, G.; Esha, R.; Esumi, S.; Evdokimov, O.; Ewigleben, J.; Eyser, O.; Fatemi, R.; Fazio, S.; Federic, P.; Federicova, P.; Fedorisin, J.; Feng, Z.; Filip, P.; Finch, E.; Fisyak, Y.; Flores, C. E.; Fujita, J.; Fulek, L.; Gagliardi, C. A.; Geurts, F.; Gibson, A.; Girard, M.; Grosnick, D.; Gunarathne, D. S.; Guo, Y.; Gupta, A.; Guryn, W.; Hamad, A. I.; Hamed, A.; Harlenderova, A.; Harris, J. W.; He, L.; Heppelmann, S.; Heppelmann, S.; Herrmann, N.; Hirsch, A.; Horvat, S.; Huang, B.; Huang, T.; Huang, X.; Huang, H. Z.; Humanic, T. J.; Huo, P.; Igo, G.; Jacobs, W. W.; Jentsch, A.; Jia, J.; Jiang, K.; Jowzaee, S.; Judd, E. G.; Kabana, S.; Kalinkin, D.; Kang, K.; Kapukchyan, D.; Kauder, K.; H. W., Ke; Keane, D.; Kechechyan, A.; Khan, Z.; Kikoła, D. P.; Kim, C.; Kisel, I.; Kisiel, A.; Kochenda, L.; Kocmanek, M.; Kollegger, T.; Kosarzewski, L. K.; Kraishan, A. F.; Krauth, L.; Kravtsov, P.; Krueger, K.; Kulathunga, N.; Kumar, L.; Kvapil, J.; Kwasizur, J. H.; Lacey, R.; Landgraf, J. M.; Landry, K. D.; Lauret, J.; Lebedev, A.; Lednicky, R.; Lee, J. H.; Li, X.; Li, W.; Li, Y.; Li, C.; Lidrych, J.; Lin, T.; Lisa, M. A.; Liu, F.; Liu, P.; Liu, Y.; Liu, H.; Ljubicic, T.; Llope, W. J.; Lomnitz, M.; Longacre, R. S.; Luo, X.; Luo, S.; G. L., Ma; Ma, L.; Ma, R.; Y. G., Ma; Magdy, N.; Majka, R.; Mallick, D.; Margetis, S.; Markert, C.; Matis, H. S.; Mayes, D.; Meehan, K.; Mei, J. C.; Miller, Z. W.; Minaev, N. G.; Mioduszewski, S.; Mishra, D.; Mizuno, S.; Mohanty, B.; Mondal, M. M.; Morozov, D. A.; Mustafa, M. K.; Nasim, Md.; Nayak, T. K.; Nelson, J. M.; Nemes, D. B.; Nie, M.; Nigmatkulov, G.; Niida, T.; Nogach, L. V.; Nonaka, T.; Nurushev, S. B.; Odyniec, G.; Ogawa, A.; Oh, K.; Okorokov, V. A.; Olvitt, D.; Page, B. S.; Pak, R.; Pandit, Y.; Panebratsev, Y.; Pawlik, B.; Pei, H.; Perkins, C.; Pluta, J.; Poniatowska, K.; Porter, J.; Posik, M.; Pruthi, N. K.; Przybycien, M.; Putschke, J.; Quintero, A.; Ramachandran, S.; Ray, R. L.; Reed, R.; Rehbein, M. J.; Ritter, H. G.; Roberts, J. B.; Rogachevskiy, O. V.; Romero, J. L.; Roth, J. D.; Ruan, L.; Rusnak, J.; Rusnakova, O.; Sahoo, N. R.; Sahu, P. K.; Salur, S.; Sandweiss, J.; Saur, M.; Schambach, J.; Schmah, A. M.; Schmidke, W. B.; Schmitz, N.; Schweid, B. R.; Seger, J.; Sergeeva, M.; Seto, R.; Seyboth, P.; Shah, N.; Shahaliev, E.; Shanmuganathan, P. V.; Shao, M.; Shen, W. Q.; Shi, S. S.; Shi, Z.; Shou, Q. Y.; Sichtermann, E. P.; Sikora, R.; Simko, M.; Singha, S.; Skoby, M. J.; Smirnov, N.; Smirnov, D.; Solyst, W.; Sorensen, P.; Spinka, H. M.; Srivastava, B.; Stanislaus, T. D. S.; Stewart, D. J.; Strikhanov, M.; Stringfellow, B.; Suaide, A. A. P.; Sugiura, T.; Sumbera, M.; Summa, B.; Sun, Y.; Sun, X.; Sun, X. M.; Surrow, B.; Svirida, D. N.; Tang, A. H.; Tang, Z.; Taranenko, A.; Tarnowsky, T.; Tawfik, A.; Thäder, J.; Thomas, J. H.; Timmins, A. R.; Tlusty, D.; Todoroki, T.; Tokarev, M.; Trentalange, S.; Tribble, R. E.; Tribedy, P.; Tripathy, S. K.; Trzeciak, B. A.; Tsai, O. D.; Ullrich, T.; Underwood, D. G.; Upsal, I.; Van Buren, G.; Van Nieuwenhuizen, G.; Vasiliev, A. N.; Videbæk, F.; Vokal, S.; Voloshin, S. A.; Vossen, A.; Wang, G.; Wang, Y.; Wang, F.; Wang, Y.; Webb, G.; Webb, J. C.; Wen, L.; Westfall, G. D.; Wieman, H.; Wissink, S. W.; Witt, R.; Wu, Y.; Xiao, Z. G.; Xie, G.; Xie, W.; Y. F., Xu; Xu, J.; Q. H., Xu; Xu, N.; Xu, Z.; Yang, S.; Yang, Y.; Yang, C.; Yang, Q.; Ye, Z.; Ye, Z.; Yi, L.; Yip, K.; Yoo, I. -K.; Yu, N.; Zbroszczyk, H.; Zha, W.; Zhang, Z.; Zhang, J.; Zhang, S.; Zhang, S.; Zhang, J.; Zhang, Y.; Zhang, X. P.; Zhang, J. B.; Zhao, J.; Zhong, C.; Zhou, L.; Zhou, C.; Zhu, X.; Zhu, Z.; Zyzak, M.

doi:10.1103/PhysRevD.97.032004

We report the first measurements of transverse single-spin asymmetries for inclusive jet and jet+π± production at midrapidity from transversely polarized proton-proton collisions at s=500 GeV. The data were collected in 2011 with the STAR detector sampled from 23 pb-1 integrated luminosity with an average beam polarization of 53%. Asymmetries are reported for jets with transverse momenta 6<pT<55 GeV/c and pseudorapidity |η|<1. Presented are measurements of the inclusive-jet azimuthal transverse single-spin asymmetry, sensitive to twist-3 initial-state quark-gluon correlators; the Collins asymmetry, sensitive to quark transversity coupled to the polarized Collins fragmentation function; and the first measurement of the “Collins-like” asymmetry, sensitive to linearly polarized gluons. Within the present statistical precision, inclusive-jet and Collins-like asymmetries are small, with the latter allowing the first experimental constraints on gluon linear polarization in a polarized proton. At higher values of jet transverse momenta, we observe the first nonzero Collins asymmetries in polarized-proton collisions, with a statistical significance of greater than 5σ. The results span a range of x similar to results from semi-inclusive deep-inelastic scattering but at much higher Q2. The Collins results enable tests of universality and factorization breaking in the transverse momentum-dependent formulation of perturbative quantum chromodynamics.