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Title: Measurements of the $$\mathrm {p}\mathrm {p}\rightarrow \mathrm{Z}\mathrm{Z}$$pp→ZZ production cross section and the $$\mathrm{Z}\rightarrow 4\ell $$Z→4ℓ branching fraction, and constraints on anomalous triple gauge couplings at $$\sqrt{s} = 13\,\text {TeV} $$s=13TeV
Award ID(s):
1707666
NSF-PAR ID:
10058298
Author(s) / Creator(s):
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Date Published:
Journal Name:
The European Physical Journal C
Volume:
78
Issue:
2
ISSN:
1434-6044
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. null (Ed.)
    Abstract The production of Z boson pairs in proton–proton ( $${\mathrm{p}} {\mathrm{p}} $$ p p ) collisions, $${{\mathrm{p}} {\mathrm{p}} \rightarrow ({\mathrm{Z}}/\gamma ^*)({\mathrm{Z}}/\gamma ^*) \rightarrow 2\ell 2\ell '}$$ p p → ( Z / γ ∗ ) ( Z / γ ∗ ) → 2 ℓ 2 ℓ ′ , where $${\ell ,\ell ' = {\mathrm{e}}}$$ ℓ , ℓ ′ = e or $${{\upmu }}$$ μ , is studied at a center-of-mass energy of 13 $$\,\text {TeV}$$ TeV with the CMS detector at the CERN LHC. The data sample corresponds to an integrated luminosity of 137 $$\,\text {fb}^{-1}$$ fb - 1 , collected during 2016–2018. The $${\mathrm{Z}} {\mathrm{Z}} $$ Z Z production cross section, $$\sigma _{\text {tot}} ({\mathrm{p}} {\mathrm{p}} \rightarrow {\mathrm{Z}} {\mathrm{Z}} ) = 17.4 \pm 0.3 \,\text {(stat)} \pm 0.5 \,\text {(syst)} \pm 0.4 \,\text {(theo)} \pm 0.3 \,\text {(lumi)} \text { pb} $$ σ tot ( p p → Z Z ) = 17.4 ± 0.3 (stat) ± 0.5 (syst) ± 0.4 (theo) ± 0.3 (lumi) pb , measured for events with two pairs of opposite-sign, same-flavor leptons produced in the mass region $${60< m_{\ell ^+\ell ^-} < 120\,\text {GeV}}$$ 60 < m ℓ + ℓ - < 120 GeV is consistent with standard model predictions. Differential cross sections are also measured and agree with theoretical predictions. The invariant mass distribution of the four-lepton system is used to set limits on anomalous $${\mathrm{Z}} {\mathrm{Z}} {\mathrm{Z}} $$ Z Z Z and $${{\mathrm{Z}} {\mathrm{Z}} \gamma }$$ Z Z γ couplings. 
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  2. Abstract Using a data sample of $$\sqrt{s}=13\,\text {TeV}$$ s = 13 TeV proton-proton collisions collected by the CMS experiment at the LHC in 2017 and 2018 with an integrated luminosity of $$103\text {~fb}^{-1}$$ 103 fb - 1 , the $$\text {B}^{0}_{\mathrm{s}} \rightarrow \uppsi (\text {2S})\text {K}_\mathrm{S}^{0}$$ B s 0 → ψ ( 2S ) K S 0 and $$\text {B}^{0} \rightarrow \uppsi (\text {2S})\text {K}_\mathrm{S}^{0} \uppi ^+\uppi ^-$$ B 0 → ψ ( 2S ) K S 0 π + π - decays are observed with significances exceeding 5 standard deviations. The resulting branching fraction ratios, measured for the first time, correspond to $${\mathcal {B}}(\text {B}^{0}_{\mathrm{s}} \rightarrow \uppsi (\text {2S})K_\mathrm{S}^{0})/{\mathcal {B}}(\text {B}^{0}\rightarrow \uppsi (\text {2S})K_\mathrm{S}^{0}) = (3.33 \pm 0.69 (\text {stat})\, \pm 0.11\,(\text {syst}) \pm 0.34\,(f_{\mathrm{s}}/f_{\mathrm{d}})) \times 10^{-2}$$ B ( B s 0 → ψ ( 2S ) K S 0 ) / B ( B 0 → ψ ( 2S ) K S 0 ) = ( 3.33 ± 0.69 ( stat ) ± 0.11 ( syst ) ± 0.34 ( f s / f d ) ) × 10 - 2 and $${\mathcal {B}}(\text {B}^{0} \rightarrow \uppsi (\text {2S})\text {K}_\mathrm{S}^{0} \uppi ^{+} \uppi ^{-})/ {\mathcal {B}}(\text {B}^{0} \rightarrow \uppsi (\text {2S})\text {K}^{0}_{\mathrm{S}}) = 0.480 \pm 0.013\,(\text {stat}) \pm 0.032\,(\text {syst})$$ B ( B 0 → ψ ( 2S ) K S 0 π + π - ) / B ( B 0 → ψ ( 2S ) K S 0 ) = 0.480 ± 0.013 ( stat ) ± 0.032 ( syst ) , where the last uncertainty in the first ratio is related to the uncertainty in the ratio of production cross sections of $$\hbox {B}^{0}_{\mathrm{s}}$$ B s 0 and $$\hbox {B}^{0}$$ B 0 mesons, $$f_{\mathrm{s}}/f_{\mathrm{d}}$$ f s / f d . 
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  3. Abstract A flavour-tagged time-dependent angular analysis of $${{B} ^0_{s}} \!\rightarrow {{J /\psi }} \phi $$ B s 0 → J / ψ ϕ decays is presented where the $${J /\psi }$$ J / ψ meson is reconstructed through its decay to an $$e ^+e ^-$$ e + e - pair. The analysis uses a sample of pp collision data recorded with the LHCb experiment at centre-of-mass energies of 7 and $$8\text {\,Te V} $$ 8 \,Te V , corresponding to an integrated luminosity of $$3 \text {\,fb} ^{-1} $$ 3 \,fb - 1 . The $$C\!P$$ C P -violating phase and lifetime parameters of the $${B} ^0_{s} $$ B s 0 system are measured to be $${\phi _{{s}}} =0.00\pm 0.28\pm 0.07\text {\,rad}$$ ϕ s = 0.00 ± 0.28 ± 0.07 \,rad , $${\Delta \Gamma _{{s}}} =0.115\pm 0.045\pm 0.011\text {\,ps} ^{-1} $$ Δ Γ s = 0.115 ± 0.045 ± 0.011 \,ps - 1 and $${\Gamma _{{s}}} =0.608\pm 0.018\pm 0.012\text {\,ps} ^{-1} $$ Γ s = 0.608 ± 0.018 ± 0.012 \,ps - 1 where the first uncertainty is statistical and the second systematic. This is the first time that $$C\!P$$ C P -violating parameters are measured in the $${{B} ^0_{s}} \!\rightarrow {{J /\psi }} \phi $$ B s 0 → J / ψ ϕ decay with an $$e ^+e ^-$$ e + e - pair in the final state. The results are consistent with previous measurements in other channels and with the Standard Model predictions. 
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