A combination is presented of all inclusive deep inelastic cross sections previously published by the H1 and ZEUS collaborations at HERA for neutral and charged current $$e^{\pm }p$$ scattering for zero beam polarisation. The data were taken at proton beam energies of 920, 820, 575 and 460 GeV and an electron beam energy of 27.5 GeV. The data correspond to an integrated luminosity of about 1 fb $$^{-1}$$ and span six orders of magnitude in negative four-momentum-transfer squared, $$Q^2$$ , and Bjorken x. The correlations of the systematic uncertainties were evaluated and taken into account for the combination. The combined cross sections were input to QCD analyses at leading order, next-to-leading order and at next-to-next-to-leading order, providing a new set of parton distribution functions, called HERAPDF2.0. In addition to the experimental uncertainties, model and parameterisation uncertainties were assessed for these parton distribution functions. Variants of HERAPDF2.0 with an alternative gluon parameterisation, HERAPDF2.0AG, and using fixed-flavour-number schemes, HERAPDF2.0FF, are presented. The analysis was extended by including HERA data on charm and jet production, resulting in the variant HERAPDF2.0Jets. The inclusion of jet-production cross sections made a simultaneous determination of these parton distributions and the strong coupling constant possible, resulting in $$\alpha _s(M_Z^2)=0.1183 \pm 0.0009 \mathrm{(exp)} \pm 0.0005\mathrm{(model/parameterisation)} \pm 0.0012\mathrm{(hadronisation)} ^{+0.0037}_{-0.0030}\mathrm{(scale)}$$ . An extraction of $$xF_3^{\gamma Z}$$ and results on electroweak unification and scaling violations are also presented.

This report describes the physics case, the resulting detector requirements, and the evolving detector concepts for the experimental program at the Electron-Ion Collider (EIC). The EIC will be a powerful new high-luminosity facility in the United States with the capability to collide high-energy electron beams with high-energy proton and ion beams, providing access to those regions in the nucleon and nuclei where their structure is dominated by gluons. Moreover, polarized beams in the EIC will give unprecedented access to the spatial and spin structure of the proton, neutron, and light ions. The studies leading to this document were commissioned and organized by the EIC User Group with the objective of advancing the state and detail of the physics program and developing detector concepts that meet the emerging requirements in preparation for the realization of the EIC. The effort aims to provide the basis for further development of concepts for experimental equipment best suited for the science needs, including the importance of two complementary detectors and interaction regions. This report consists of three volumes. Volume I is an executive summary of our findings and developed concepts. In Volume II we describe studies of a wide range of physics measurements and the emerging requirements on detector acceptance and performance. Volume III discusses general-purpose detector concepts and the underlying technologies to meet the physics requirements. These considerations will form the basis for a world-class experimental program that aims to increase our understanding of the fundamental structure of all visible matter.

In an attribute-based encryption (ABE) scheme, a ciphertext is associated with an l-bit public index pind and a message m, and a secret key is associated with a Boolean predicate P. The secret key allows to decrypt the ciphertext and learn m iff P(pind) = 1. Moreover, the scheme should be secure against collusions of users, namely, given secret keys for polynomially many predicates, an adversary learns nothing about the message if none of the secret keys can individually decrypt the ciphertext.

We present results on calibration runs performed with pions at the CERN SPS for different modules of the H 1 liquid argon calorimeter which consists of an electromagnetic section with lead absorbers and a hadronic section with steel absorbers. The data cover an energy range from 3.7 to 205 GeV. Detailed comparisons of the data and simulation with GHEISHA 8 in the framework of GEANT 3.14 are presented. The measured pion induced shower profiles are well described by the simulation. The total signal of pions on an energy scale determined from electron measurements is reproduced to better than 3% in various module configurations. After application of weighting functions, determined from Monte Carlo data and needed to achieve compensation, the reconstructed measured energies agree with simulation to about 3%. The energies of hadronic showers are reconstructed with a resolution of about 50%√E ⨸ 2%. This result is achieved by inclusion of signals from an iron streamer tube tail catcher behind the liquid argon stacks.

Abstract One of the key challenges for nuclear physics today is to understand from first principles the effective interaction between hadrons with different quark content. First successes have been achieved using techniques that solve the dynamics of quarks and gluons on discrete space-time lattices 1,2 . Experimentally, the dynamics of the strong interaction have been studied by scattering hadrons off each other. Such scattering experiments are difficult or impossible for unstable hadrons 3–6 and so high-quality measurements exist only for hadrons containing up and down quarks 7 . Here we demonstrate that measuring correlations in the momentum space between hadron pairs 8–12 produced in ultrarelativistic proton–proton collisions at the CERN Large Hadron Collider (LHC) provides a precise method with which to obtain the missing information on the interaction dynamics between any pair of unstable hadrons. Specifically, we discuss the case of the interaction of baryons containing strange quarks (hyperons). We demonstrate how, using precision measurements of proton–omega baryon correlations, the effect of the strong interaction for this hadron–hadron pair can be studied with precision similar to, and compared with, predictions from lattice calculations 13,14 . The large number of hyperons identified in proton–proton collisions at the LHC, together with accurate modelling 15 of the small (approximately one femtometre) inter-particle distance and exact predictions for the correlation functions, enables a detailed determination of the short-range part of the nucleon-hyperon interaction.

Abstract The H1 Collaboration reports the first measurement of the 1-jettiness event shape observable $$\tau _1^b$$ τ 1 b in neutral-current deep-inelastic electron-proton scattering (DIS). The observable $$\tau _1^b$$ τ 1 b is equivalent to a thrust observable defined in the Breit frame. The data sample was collected at the HERA ep collider in the years 2003–2007 with center-of-mass energy of $$\sqrt{s}=319\,\textrm{GeV} $$  s  = 319  GeV , corresponding to an integrated luminosity of 351.1 $$\textrm{pb}^{-1}$$  pb - 1  . Triple differential cross sections are provided as a function of $$\tau _1^b$$ τ 1 b , event virtuality $$Q^{2}$$  Q 2  , and inelasticity y , in the kinematic region $$Q^{2} >150\,\textrm{GeV}^2 $$  Q 2  > 150   GeV 2  . Single differential cross sections are provided as a function of $$\tau _1^b$$ τ 1 b in a limited kinematic range. Double differential cross sections are measured, in contrast, integrated over $$\tau _1^b$$ τ 1 b and represent the inclusive neutral-current DIS cross section measured as a function of $$Q^{2}$$  Q 2  and y . The data are compared to a variety of predictions and include long-standing and more recent Monte Carlo event generators, predictions in fixed-order perturbative QCD where calculations up to $$\mathcal {O}(\alpha _\textrm{s} ^3)$$ O ( α s 3 ) are available for $$\tau _1^b$$ τ 1 b or inclusive DIS, and resummed predictions at next-to-leading logarithmic accuracy matched to fixed order predictions at $$\mathcal {O}(\alpha _\textrm{s} ^2)$$ O ( α s 2 ) . These comparisons reveal sensitivity of the 1-jettiness observable to QCD parton shower and resummation effects, as well as the modeling of hadronization and fragmentation. Within their range of validity, the fixed-order predictions provide a good description of the data. Monte Carlo event generators are predictive over the full measured range and hence their underlying models and parameters can be constrained by comparing to the presented data.

Abstract The Breit frame provides a natural frame to analyze lepton–proton scattering events. In this reference frame, the parton model hard interactions between a quark and an exchanged boson defines the coordinate system such that the struck quark is back-scattered along the virtual photon momentum direction. In Quantum Chromodynamics (QCD), higher order perturbative or non-perturbative effects can change this picture drastically. As Bjorken- x decreases below one half, a rather peculiar event signature is predicted with increasing probability, where no radiation is present in one of the two Breit-frame hemispheres and all emissions are to be found in the other hemisphere. At higher orders in $$\alpha _{s}$$ α s or in the presence of soft QCD effects, predictions of the rate of these events are far from trivial, and that motivates measurements with real data. We report on the first observation of the empty current hemisphere events in electron–proton collisions at the HERA collider using data recorded with the H1 detector at a center-of-mass energy of 319 GeV. The fraction of inclusive neutral-current DIS events with an empty hemisphere is found to be $$0.0112 \pm 3.9\%_\text {stat} \pm 4.5\%_{\text {syst}} \pm 1.6\%_{\text {mod}}$$ 0.0112 ± 3.9 % stat ± 4.5 % syst ± 1.6 % mod in the selected kinematic region of $$150<Q^{2} <1500\, \textrm{GeV}^2 $$ 150 <  Q 2  < 1500   GeV 2  and inelasticity $$0.14<y<0.7$$ 0.14 < y < 0.7 . The data sample corresponds to an integrated luminosity of 351.1 pb $${}^{-1}$$  - 1  , sufficient to enable differential cross section measurements of these events. The results show an enhanced discriminating power at lower Bjorken- x among different Monte Carlo event generator predictions.

A bstract The azimuthal anisotropy of particles associated with jets (jet particles) at midrapidity is measured for the first time in p-Pb and Pb-Pb collisions at $$ \sqrt{{\textrm{s}}_{\textrm{NN}}} $$  s NN  = 5 . 02 TeV down to transverse momentum ( p T ) of 0.5 GeV/ c and 2 GeV/ c , respectively, with ALICE. The results obtained in p-Pb collisions are based on a novel three-particle correlation technique. The azimuthal anisotropy coefficient v 2 in high-multiplicity p-Pb collisions is positive, with a significance reaching 6.8 σ at low p T , and its magnitude is smaller than in semicentral Pb-Pb collisions. In contrast to the measurements in Pb-Pb collisions, the v 2 coefficient is also found independent of p T within uncertainties. Comparisons with the inclusive charged-particle v 2 and with AMPT calculations are discussed. The predictions suggest that parton interactions play an important role in generating a non-zero jet-particle v 2 in p-Pb collisions, even though they overestimate the reported measurement. These observations shed new insights on the understanding of the origin of the collective behaviour of jet particles in small systems such as p-Pb collisions, and provide significant stringent new constraints to models.

Abstract The H1 Collaboration at HERA reports the first measurement of groomed event shape observables in deep inelastic electron-proton scattering (DIS) at $$\sqrt{s} =319~$$  s  = 319  GeV, using data recorded between the years 2003 and 2007 with an integrated luminosity of 351 $$\textrm{pb}^{-1}$$  pb - 1  . Event shapes provide incisive probes of perturbative and non-perturbative QCD. Grooming techniques have been used for jet measurements in hadronic collisions; this paper presents the first application of grooming to DIS data. The analysis is carried out in the Breit frame, utilizing the novel Centauro jet clustering algorithm that is designed for DIS event topologies. Events are required to have squared momentum-transfer $$Q^2 > 150$$  Q 2  > 150 GeV $$^2$$  2  and inelasticity $$ 0.2< y < 0.7$$ 0.2 < y < 0.7 . We report measurements of the production cross section of groomed event 1-jettiness and groomed invariant mass for several choices of grooming parameter. Monte Carlo model calculations and analytic calculations based on Soft Collinear Effective Theory are compared to the measurements.