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  • Measurement of single top-quark production in association with a W boson in the single-lepton channel at $$\sqrt{s} = 8\,\text {TeV}$$ with the ATLAS detector
Title: Measurement of single top-quark production in association with a W boson in the single-lepton channel at $$\sqrt{s} = 8\,\text {TeV}$$ with the ATLAS detector
Abstract The production cross-section of a top quark in association with a W boson is measured using proton–proton collisions at $$\sqrt{s} = 8\,\text {TeV}$$ s = 8 TeV . The dataset corresponds to an integrated luminosity of $$20.2\,\text {fb}^{-1}$$ 20.2 fb - 1 , and was collected in 2012 by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider at CERN. The analysis is performed in the single-lepton channel. Events are selected by requiring one isolated lepton (electron or muon) and at least three jets. A neural network is trained to separate the tW signal from the dominant $$t{\bar{t}}$$ t t ¯ background. The cross-section is extracted from a binned profile maximum-likelihood fit to a two-dimensional discriminant built from the neural-network output and the invariant mass of the hadronically decaying W boson. The measured cross-section is $$\sigma _{tW} = 26 \pm 7\,\text {pb}$$ σ tW = 26 ± 7 pb , in good agreement with the Standard Model expectation.  more » « less
Award ID(s):
2111046
PAR ID:
10318285
Author(s) / Creator(s):
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Date Published:
Journal Name:
The European Physical Journal C
Volume:
81
Issue:
8
ISSN:
1434-6044
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    null (Ed.)
    A bstract Measurements are presented of differential cross sections for the production of Z bosons in association with at least one jet initiated by a charm quark in pp collisions at $$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV. The data recorded by the CMS experiment at the LHC correspond to an integrated luminosity of 35.9 fb − 1 . The final states contain a pair of electrons or muons that are the decay products of a Z boson, and a jet consistent with being initiated by a charm quark produced in the hard interaction. Differential cross sections as a function of the transverse momentum p T of the Z boson and p T of the charm jet are compared with predictions from Monte Carlo event generators. The inclusive production cross section 405 . 4 ± 5 . 6 (stat) ± 24 . 3 (exp) ± 3 . 7 (theo) pb, is measured in a fiducial region requiring both leptons to have pseudorapidity |η| < 2 . 4 and p T > 10 GeV, at least one lepton with p T > 26 GeV, and a mass of the pair in the range 71–111 GeV, while the charm jet is required to have p T > 30 GeV and |η| < 2 . 4. These are the first measurements of these cross sections in proton-proton collisions at 13 TeV. 
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    A bstract The production of a top quark-antiquark pair in association with a W boson ( $$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}}\textrm{W} $$ t t ¯ W ) is measured in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV. The analyzed data was recorded by the CMS experiment at the CERN LHC and corresponds to an integrated luminosity of 138 fb − 1 . Events with two or three leptons (electrons and muons) and additional jets are selected. In events with two leptons, a multiclass neural network is used to distinguish between the signal and background processes. Events with three leptons are categorized based on the number of jets and of jets originating from b quark hadronization, and the lepton charges. The inclusive $$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}}\textrm{W} $$ t t ¯ W production cross section in the full phase space is measured to be 868 ± 40(stat) ± 51(syst) fb. The $$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}}\textrm{W} $$ t t ¯ W + and $$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}}\textrm{W} $$ t t ¯ W − cross sections are also measured as 553 ± 30(stat) ± 30(syst) and 343 ± 26(stat) ± 25(syst) fb, respectively, and the corresponding ratio of the two cross sections is found to be $$ 1.61\pm 0.15{\left(\textrm{stat}\right)}_{-0.05}^{+0.07}\left(\textrm{syst}\right) $$ 1.61 ± 0.15 stat − 0.05 + 0.07 syst . The measured cross sections are larger than but consistent with the standard model predictions within two standard deviations, and represent the most precise measurement of these cross sections to date. 
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  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> The inclusive WZ production cross section is measured in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 13.6 TeV, using data collected during 2022 with the CMS detector, corresponding to an integrated luminosity of 34.7 fb−1. The measurement uses multileptonic final states and a simultaneous likelihood fit to the number of events in four different lepton flavour categories: eee, eeμ,μμe, andμμμ. The selection is optimized to minimize the number of background events, and relies on an efficient prompt lepton discrimination strategy. The WZ production cross section is measured in a phase space defined within a 30 GeV window around the Z boson mass, asσtotal(pp → WZ) = 55.2 ± 1.2 (stat) ± 1.2 (syst) ± 0.8 (lumi) ± 0.3 (theo) pb. In addition, the cross section is measured in a fiducial phase space closer to the detector-level requirements. All the measurements presented in this paper are in agreement with standard model predictions. 
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  4. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> A first study is presented of the cross section for the scattering of same-sign W boson pairs via the detection of aτlepton. The data from proton-proton collisions at the center-of-mass energy of 13 TeV were collected by the CMS detector at the LHC, and correspond to an integrated luminosity of 138 fb−1. Events were selected that contain two jets with large pseudorapidity and large invariant mass, oneτlepton, one light lepton (e orμ), and significant missing transverse momentum. The measured cross section for electroweak same-sign WW scattering is$${1.44}_{-0.56}^{+0.63}$$times the standard model prediction. In addition, a search is presented for the indirect effects of processes beyond the standard model via the effective field theory framework, in terms of dimension-6 and dimension-8 operators. 
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  5. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A bstract A combination of measurements of the inclusive top-quark pair production cross-section performed by ATLAS and CMS in proton–proton collisions at centre-of-mass energies of 7 and 8 TeV at the LHC is presented. The cross-sections are obtained using top-quark pair decays with an opposite-charge electron–muon pair in the final state and with data corresponding to an integrated luminosity of about 5 fb − 1 at $$ \sqrt{s} $$ s = 7 TeV and about 20 fb − 1 at $$ \sqrt{s} $$ s = 8 TeV for each experiment. The combined cross-sections are determined to be 178 . 5 ± 4 . 7 pb at $$ \sqrt{s} $$ s = 7 TeV and $$ {243.3}_{-5.9}^{+6.0} $$ 243.3 − 5.9 + 6.0 pb at $$ \sqrt{s} $$ s = 8 TeV with a correlation of 0.41, using a reference top-quark mass value of 172.5 GeV. The ratio of the combined cross-sections is determined to be R 8 / 7 = 1 . 363 ± 0 . 032. The combined measured cross-sections and their ratio agree well with theory calculations using several parton distribution function (PDF) sets. The values of the top-quark pole mass (with the strong coupling fixed at 0.118) and the strong coupling (with the top-quark pole mass fixed at 172.5 GeV) are extracted from the combined results by fitting a next-to-next-to-leading-order plus next-to-next-to-leading-log QCD prediction to the measurements. Using a version of the NNPDF3.1 PDF set containing no top-quark measurements, the results obtained are $$ {m}_t^{\textrm{pole}}={173.4}_{-2.0}^{+1.8} $$ m t pole = 173.4 − 2.0 + 1.8 GeV and $$ {\alpha}_{\textrm{s}}\left({m}_Z\right)={0.1170}_{-0.0018}^{+0.0021} $$ α s m Z = 0.1170 − 0.0018 + 0.0021 . 
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