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  • Performance and calibration of quark/gluon-jet taggers using 140 fb −1 of pp collisions at TeV with the ATLAS detector*
Title: Performance and calibration of quark/gluon-jet taggers using 140 fb −1 of pp collisions at TeV with the ATLAS detector*
Abstract The identification of jets originating from quarks and gluons, often referred to as quark/gluon tagging, plays an important role in various analyses performed at the Large Hadron Collider, as Standard Model measurements and searches for new particles decaying to quarks often rely on suppressing a large gluon-induced background. This paper describes the measurement of the efficiencies of quark/gluon taggers developed within the ATLAS Collaboration, usingTeV proton–proton collision data with an integrated luminosity of 140 fbcollected by the ATLAS experiment. Two taggers with high performances in rejecting jets from gluon over jets from quarks are studied: one tagger is based on requirements on the number of inner-detector tracks associated with the jet, and the other combines several jet substructure observables using a boosted decision tree. A method is established to determine the quark/gluon fraction in data, by using quark/gluon-enriched subsamples defined by the jet pseudorapidity. Differences in tagging efficiency between data and simulation are provided for jets with transverse momentum between 500 GeV and 2 TeV and for multiple tagger working points.  more » « less
Award ID(s):
2110963
PAR ID:
10533932
Author(s) / Creator(s):
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Publisher / Repository:
Chinese Physical Society
Date Published:
Journal Name:
Chinese Physics C
Volume:
48
Issue:
2
ISSN:
1674-1137
Page Range / eLocation ID:
023001
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
More Like this
  1. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Chinese Physics C)
    Abstract The Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) is a large liquid scintillator detector designed to explore many topics in fundamental physics. In this study, the potential of searching for proton decay in themode with JUNO is investigated. The kaon and its decay particles feature a clear three-fold coincidence signature that results in a high efficiency for identification. Moreover, the excellent energy resolution of JUNO permits suppression of the sizable background caused by other delayed signals. Based on these advantages, the detection efficiency for the proton decay viais 36.9% ± 4.9% with a background level ofevents after 10 years of data collection. The estimated sensitivity based on 200 kton-years of exposure isyears, which is competitive with the current best limits on the proton lifetime in this channel and complements the use of different detection technologies. 
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  2. ; ; ; ; ; ; ; (, Chinese Physics C)
    Abstract We investigate the parton distribution function (PDF) uncertainty in the measurement of the effective weak mixing angleat the CERN Large Hadron Collider (LHC). The PDF-induced uncertainty is large in proton-proton collisions at the LHC due to the dilution effect. The measurement of the Drell-Yan forward-backward asymmetry () at the LHC can be used to reduce the PDF uncertainty in themeasurement. However, when including the full mass range of lepton pairs in thedata analysis, the correlation between the PDF updating procedure and theextraction leads to a sizable bias in the obtainedvalue. From our studies, we find that the bias can be significantly reduced by removing Drell-Yan events with invariant mass around theZ-pole region, while most of the sensitivity in reducing the PDF uncertainty remains. Furthermore, the lepton charge asymmetry in theWboson events as a function of the rapidity of the charged leptons,, is known to be another observable which can be used to reduce the PDF uncertainty in themeasurement. The constraint fromis complementary to that from, and thus no bias affects theextraction. The studies are performed using the error PDF Updating Method Package (ePump), which is based on Hessian updating methods. In this article, the CT14HERA2 PDF set is used as an example. 
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  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Chinese Physics C)
    Abstract A new search for two-neutrino double-beta (2νββ) decay of136Xe to theexcited state of136Ba is performed with the full EXO-200 dataset. A deep learning-based convolutional neural network is used to discriminate signal from background events. Signal detection efficiency is increased relative to previous searches by EXO-200 by more than a factor of two. With the addition of the Phase II dataset taken with an upgraded detector, the median 90% confidence level half-life sensitivity of 2νββdecay to thestate of136Ba isyr using a total136Xe exposure of 234.1 kg yr. No statistically significant evidence for 2νββdecay to thestate is observed, leading to a lower limit ofyr at 90% confidence level, improved by 70% relative to the current world's best constraint. 
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  4. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> A measurement is performed of Higgs bosons produced with high transverse momentum (pT) via vector boson or gluon fusion in proton-proton collisions. The result is based on a data set with a center-of-mass energy of 13 TeV collected in 2016–2018 with the CMS detector at the LHC and corresponds to an integrated luminosity of 138 fb−1. The decay of a high-pTHiggs boson to a boosted bottom quark-antiquark pair is selected using large-radius jets and employing jet substructure and heavy-flavor taggers based on machine learning techniques. Independent regions targeting the vector boson and gluon fusion mechanisms are defined based on the topology of two quark-initiated jets with large pseudorapidity separation. The signal strengths for both processes are extracted simultaneously by performing a maximum likelihood fit to data in the large-radius jet mass distribution. The observed signal strengths relative to the standard model expectation are$$ {4.9}_{-1.6}^{+1.9} $$ 4.9 − 1.6 + 1.9 and$$ {1.6}_{-1.5}^{+1.7} $$ 1.6 − 1.5 + 1.7 for the vector boson and gluon fusion mechanisms, respectively. A differential cross section measurement is also reported in the simplified template cross section framework. 
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  5. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, The European Physical Journal C)
    Abstract A search for pair-produced vector-like quarks using events with exactly one lepton (eor$$\mu $$ μ ), at least four jets including at least oneb-tagged jet, and large missing transverse momentum is presented. Data from proton–proton collisions at a centre-of-mass energy of$$\sqrt{s}=$$ s = 13 $$\text {TeV}$$ TeV , recorded by the ATLAS detector at the LHC from 2015 to 2018 and corresponding to an integrated luminosity of 139 fb$$^{-1}$$ - 1 , are analysed. Vector-like partnersTandBof the top and bottom quarks are considered, as is a vector-likeXwith charge$$+5/3$$ + 5 / 3 , assuming their decay into aW,Z, or Higgs boson and a third-generation quark. No significant deviations from the Standard Model expectation are observed. Upper limits on the production cross-section ofTandBquark pairs as a function of their mass are derived for various decay branching ratio scenarios. The strongest lower limits on the masses are 1.59 $$\text {TeV}$$ TeV assuming mass-degenerate vector-like quarks and branching ratios corresponding to the weak-isospin doublet model, and 1.47 $$\text {TeV}$$ TeV (1.46 $$\text {TeV}$$ TeV ) for exclusive$$T \rightarrow Zt$$ T → Z t ($$B/X \rightarrow Wt$$ B / X → W t ) decays. In addition, lower limits on theTandBquark masses are derived for all possible branching ratios. 
    more » « less
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