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This content will become publicly available on April 1, 2026

Title: Observation of tt¯ Production in Pb+Pb Collisions at sNN=5.02  TeV with the ATLAS Detector
Top-quark pair production is observed in lead–lead ( Pb + Pb ) collisions at s NN = 5.02     TeV at the Large Hadron Collider with the ATLAS detector. The data sample was recorded in 2015 and 2018, amounting to an integrated luminosity of 1.9     nb − 1 . Events with exactly one electron and one muon and at least two jets are selected. Top-quark pair production is measured with an observed (expected) significance of 5.0 (4.1) standard deviations. The measured top-quark pair production cross section is σ t t ¯ = 3.6   − 0.9 + 1.0 ( stat )   − 0.5 + 0.8 ( syst )     μ b , with a total relative uncertainty of 31%, and is consistent with theoretical predictions using a range of different nuclear parton distribution functions. The observation of this process consolidates the evidence of the existence of all quark flavors in the preequilibrium stage of the quark-gluon plasma at very high energy densities, similar to the conditions present in the early Universe. © 2025 CERN, for the ATLAS Collaboration2025CERN  more » « less
Award ID(s):
2310094
PAR ID:
10613850
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Physical Review Journals
Date Published:
Journal Name:
Physical Review Letters
Volume:
134
Issue:
14
ISSN:
0031-9007
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Physical Review Letters)
    A search is presented for an extended Higgs sector with two new particles, X and ϕ , in the process X → ϕ ϕ → ( γ γ ) ( γ γ ) . Novel neural networks classify events with diphotons that are merged and determine the diphoton masses. The search uses LHC proton-proton collision data at s = 13     TeV collected with the CMS detector, corresponding to an integrated luminosity of 138     fb − 1 . No evidence of such resonances is seen. Upper limits are set on the production cross section for m X between 300 and 3000 GeV and m ϕ / m X between 0.5% and 2.5%, representing the most sensitive search in this channel. © 2025 CERN, for the CMS Collaboration2025CERN 
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  2. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Physical Review Letters)
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  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Physical Review D)
    The first observation of the concurrent production of two J / ψ mesons in proton-nucleus collisions is presented. The analysis is based on a proton-lead ( p Pb ) data sample recorded at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of 8.16 TeV by the CMS experiment at the CERN LHC and corresponding to an integrated luminosity of 174.6     nb − 1 . The two J / ψ mesons are reconstructed in their μ + μ − decay channels with transverse momenta p T > 6.5     GeV and rapidity | y | < 2.4 . Events where one of the J / ψ mesons is reconstructed in the dielectron channel are also considered in the search. The p Pb → J / ψ J / ψ + X process is observed with a significance of 5.3 standard deviations. The measured inclusive fiducial cross section, using the four-muon channel alone, is σ ( p Pb → J / ψ J / ψ + X ) = 22.0 ± 8.9 ( stat ) ± 1.5 ( syst )     nb . A fit of the data to the expected rapidity separation for pairs of J / ψ mesons produced in single (SPS) and double (DPS) parton scatterings yields σ SPS p Pb → J / ψ J / ψ + X = 16.5 ± 10.8 ( stat ) ± 0.1 ( syst )     nb and σ DPS p Pb → J / ψ J / ψ + X = 5.4 ± 6.2 ( stat ) ± 0.4 ( syst )     nb , respectively. This latter result can be transformed into a lower bound on the effective DPS cross section, closely related to the squared average interparton transverse separation in the collision, of σ eff > 1.0     mb at 95% confidence level. © 2024 CERN, for the CMS Collaboration2024CERN 
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  4. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Physical Review D)
    In the bottomonium sector, the hindered magnetic dipole transitions between P-wave states h b ( 2 P ) → χ b J ( 1 P ) γ , J = 0 , 1, 2, are expected to be severely suppressed according to the relativized quark model, due to the spin flip of the b quark. Nevertheless, a recent model following the coupled-channel approach predicts the corresponding branching fractions to be enhanced by orders of magnitude. In this Letter, we report the first search for such transitions. We find no significant signals and set upper limits at 90% confidence level on the corresponding branching fractions: B [ h b ( 2 P ) → γ χ b 0 ( 1 P ) ] < 2.7 × 10 − 1 , B [ h b ( 2 P ) → γ χ b 1 ( 1 P ) ] < 5.4 × 10 − 3 and B [ h b ( 2 P ) → γ χ b 2 ( 1 P ) ] < 1.3 × 10 − 2 . These values help to constrain the parameters of the coupled-channel models. The results are obtained using a 121.4     fb − 1 data sample taken around s = 10.860     GeV with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy e + e − collider. Published by the American Physical Society2025 
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  5. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Physical Review Letters)
    Energy correlators that describe energy-weighted distances between two or three particles in a hadronic jet are measured using an event sample of s = 13     TeV proton-proton collisions collected by the CMS experiment and corresponding to an integrated luminosity of 36.3     fb − 1 . The measured distributions are consistent with the trends in the simulation that reveal two key features of the strong interaction: confinement and asymptotic freedom. By comparing the ratio of the measured three- and two-particle energy correlator distributions with theoretical calculations that resum collinear emissions at approximate next-to-next-to-leading-logarithmic accuracy matched to a next-to-leading-order calculation, the strong coupling is determined at the Z boson mass: α S ( m Z ) = 0.122 9 − 0.0050 + 0.0040 , the most precise α S ( m Z ) value obtained using jet substructure observables. © 2024 CERN, for the CMS Collaboration2024CERN 
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