The azimuthal correlation between the leading jet and the scattered lepton in deep inelastic scattering at HERA

Abstract The azimuthal correlation angle, $$\Delta \phi $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mi>Δ</mml:mi> <mml:mi>ϕ</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> , between the scattered lepton and the leading jet in deep inelastic $$e^{\pm }p$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mi>e</mml:mi> <mml:mo>±</mml:mo> </mml:msup> <mml:mi>p</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> scattering at HERA has been studied using data collected with the ZEUS detector at a centre-of-mass energy of $$\sqrt{s} = 318 {\,\text {Ge}\hspace{-0.66666pt}\text {V}}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msqrt> <mml:mi>s</mml:mi> </mml:msqrt> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>318</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mspace/> <mml:mtext>Ge</mml:mtext> <mml:mspace/> <mml:mtext>V</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> , corresponding to an integrated luminosity of $$326 \,\text {pb}^{-1}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mn>326</mml:mn> <mml:mspace/> <mml:msup> <mml:mtext>pb</mml:mtext> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> . A measurement of jet cross sections in the laboratory frame was made in a fiducial region corresponding to photon virtuality $$10 {\,\text {Ge}\hspace{-0.66666pt}\text {V}}^2&lt; Q^2 &lt; 350 {\,\text {Ge}\hspace{-0.66666pt}\text {V}}^2$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mspace/> <mml:mtext>Ge</mml:mtext> <mml:mspace/> <mml:mtext>V</mml:mtext> </mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msup> <mml:mo>&lt;</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>Q</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msup> <mml:mo>&lt;</mml:mo> <mml:mn>350</mml:mn> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mspace/> <mml:mtext>Ge</mml:mtext> <mml:mspace/> <mml:mtext>V</mml:mtext> </mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> , inelasticity $$0.04&lt; y &lt; 0.7$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mn>0.04</mml:mn> <mml:mo>&lt;</mml:mo> <mml:mi>y</mml:mi> <mml:mo>&lt;</mml:mo> <mml:mn>0.7</mml:mn> </mml:mrow> </mml:math> , outgoing lepton energy $$E_e &gt; 10 {\,\text {Ge}\hspace{-0.66666pt}\text {V}}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>E</mml:mi> <mml:mi>e</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo>&gt;</mml:mo> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mspace/> <mml:mtext>Ge</mml:mtext> <mml:mspace/> <mml:mtext>V</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> , lepton polar angle $$140^\circ&lt; \theta _e &lt; 180^\circ $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mn>140</mml:mn> <mml:mo>∘</mml:mo> </mml:msup> <mml:mo>&lt;</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>θ</mml:mi> <mml:mi>e</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo>&lt;</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>180</mml:mn> <mml:mo>∘</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> , jet transverse momentum $$2.5 {\,\text {Ge}\hspace{-0.66666pt}\text {V}}&lt; p_\textrm{T,jet} &lt; 30 {\,\text {Ge}\hspace{-0.66666pt}\text {V}}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mn>2.5</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mspace/> <mml:mtext>Ge</mml:mtext> <mml:mspace/> <mml:mtext>V</mml:mtext> </mml:mrow> <mml:mo>&lt;</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>p</mml:mi> <mml:mtext>T,jet</mml:mtext> </mml:msub> <mml:mo>&lt;</mml:mo> <mml:mn>30</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mspace/> <mml:mtext>Ge</mml:mtext> <mml:mspace/> <mml:mtext>V</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> , and jet pseudorapidity $$-1.5&lt; \eta _\textrm{jet} &lt; 1.8$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>1.5</mml:mn> <mml:mo>&lt;</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>η</mml:mi> <mml:mtext>jet</mml:mtext> </mml:msub> <mml:mo>&lt;</mml:mo> <mml:mn>1.8</mml:mn> </mml:mrow> </mml:math> . Jets were reconstructed using the $$k_\textrm{T}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>k</mml:mi> <mml:mtext>T</mml:mtext> </mml:msub> </mml:math> algorithm with the radius parameter $$R = 1$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mi>R</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:math> . The leading jet in an event is defined as the jet that carries the highest $$p_\textrm{T,jet}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">