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This content will become publicly available on July 1, 2024

Title: Combination of inclusive top-quark pair production cross-section measurements using ATLAS and CMS data at $$ \sqrt{s} $$ = 7 and 8 TeV
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 .  more » « less
Award ID(s):
2209764 2121686
NSF-PAR ID:
10438096
Author(s) / Creator(s):
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Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2023
Issue:
7
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. A<sc>bstract</sc>

    A measurement of the top quark pole mass$$ {m}_{\textrm{t}}^{\textrm{pole}} $$mtpolein events where a top quark-antiquark pair ($$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}} $$tt¯) is produced in association with at least one additional jet ($$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}} $$tt¯+jet) is presented. This analysis is performed using proton-proton collision data at$$ \sqrt{s} $$s= 13 TeV collected by the CMS experiment at the CERN LHC, corresponding to a total integrated luminosity of 36.3 fb1. Events with two opposite-sign leptons in the final state (e+e,μ+μ, e±μ) are analyzed. The reconstruction of the main observable and the event classification are optimized using multivariate analysis techniques based on machine learning. The production cross section is measured as a function of the inverse of the invariant mass of the$$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}} $$tt¯+jet system at the parton level using a maximum likelihood unfolding. Given a reference parton distribution function (PDF), the top quark pole mass is extracted using the theoretical predictions at next-to-leading order. For the ABMP16NLO PDF, this results in$$ {m}_{\textrm{t}}^{\textrm{pole}} $$mtpole= 172.93±1.36 GeV.

     
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  2. Abstract

    A search for decays to invisible particles of Higgs bosons produced in association with a top-antitop quark pair or a vector boson, which both decay to a fully hadronic final state, has been performed using proton-proton collision data collected at$${\sqrt{s}=13\,\text {Te}\hspace{-.08em}\text {V}}$$s=13TeVby the CMS experiment at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of 138$$\,\text {fb}^{-1}$$fb-1. The 95% confidence level upper limit set on the branching fraction of the 125$$\,\text {Ge}\hspace{-.08em}\text {V}$$GeVHiggs boson to invisible particles,$${\mathcal {B}({\textrm{H}} \rightarrow \text {inv})}$$B(Hinv), is 0.54 (0.39 expected), assuming standard model production cross sections. The results of this analysis are combined with previous$${\mathcal {B}({\textrm{H}} \rightarrow \text {inv})}$$B(Hinv)searches carried out at$${\sqrt{s}=7}$$s=7, 8, and 13$$\,\text {Te}\hspace{-.08em}\text {V}$$TeVin complementary production modes. The combined upper limit at 95% confidence level on$${\mathcal {B}({\textrm{H}} \rightarrow \text {inv})}$$B(Hinv)is 0.15 (0.08 expected).

     
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  3. 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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  4. A bstract The production of the W ± bosons measured in p–Pb collisions at a centre-of-mass energy per nucleon–nucleon collision $$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 8 . 16 TeV and Pb–Pb collisions at $$ \sqrt{s_{\textrm{NN}}} $$ s NN = 5 . 02 TeV with ALICE at the LHC is presented. The W ± bosons are measured via their muonic decay channel, with the muon reconstructed in the pseudorapidity region − 4 < $$ {\eta}_{\textrm{lab}}^{\mu } $$ η lab μ < − 2 . 5 with transverse momentum $$ {p}_{\textrm{T}}^{\mu } $$ p T μ > 10 GeV /c . While in Pb–Pb collisions the measurements are performed in the forward (2 . 5 < $$ {y}_{\textrm{cms}}^{\mu } $$ y cms μ < 4) rapidity region, in p–Pb collisions, where the centre-of-mass frame is boosted with respect to the laboratory frame, the measurements are performed in the backward ( − 4 . 46 < $$ {y}_{\textrm{cms}}^{\mu } $$ y cms μ < − 2 . 96) and forward (2 . 03 < $$ {y}_{\textrm{cms}}^{\mu } $$ y cms μ < 3 . 53) rapidity regions. The W − and W + production cross sections, lepton-charge asymmetry, and nuclear modification factors are evaluated as a function of the muon rapidity. In order to study the production as a function of the p–Pb collision centrality, the production cross sections of the W − and W + bosons are combined and normalised to the average number of binary nucleon–nucleon collision 〈 N coll 〉. In Pb–Pb collisions, the same measurements are presented as a function of the collision centrality. Study of the binary scaling of the W ± -boson cross sections in p–Pb and Pb–Pb collisions is also reported. The results are compared with perturbative QCD calculations, with and without nuclear modifications of the Parton Distribution Functions (PDFs), as well as with available data at the LHC. Significant deviations from the theory expectations are found in the two collision systems, indicating that the measurements can provide additional constraints for the determination of nuclear PDFs and in particular of the light-quark distributions. 
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  5. Abstract Multijet events at large transverse momentum ( $$p_{\textrm{T}}$$ p T ) are measured at $$\sqrt{s}=13\,\text {TeV} $$ s = 13 TeV using data recorded with the CMS detector at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of $$36.3{\,\text {fb}^{-1}} $$ 36.3 fb - 1 . The multiplicity of jets with $$p_{\textrm{T}} >50\,\text {GeV} $$ p T > 50 GeV that are produced in association with a high- $$p_{\textrm{T}}$$ p T dijet system is measured in various ranges of the $$p_{\textrm{T}}$$ p T of the jet with the highest transverse momentum and as a function of the azimuthal angle difference $$\varDelta \phi _{1,2}$$ Δ ϕ 1 , 2 between the two highest $$p_{\textrm{T}}$$ p T jets in the dijet system. The differential production cross sections are measured as a function of the transverse momenta of the four highest $$p_{\textrm{T}}$$ p T jets. The measurements are compared with leading and next-to-leading order matrix element calculations supplemented with simulations of parton shower, hadronization, and multiparton interactions. In addition, the measurements are compared with next-to-leading order matrix element calculations combined with transverse-momentum dependent parton densities and transverse-momentum dependent parton shower. 
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