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  • Measurements of the inclusive W and Z boson production cross sections and their ratios in proton-proton collisions at $$\sqrt{s}=13.6$$ TeV

This content will become publicly available on January 1, 2027

Title: Measurements of the inclusive W and Z boson production cross sections and their ratios in proton-proton collisions at $$\sqrt{s}=13.6$$ TeV
A<sc>bstract</sc> Measurements are presented of the W and Z boson production cross sections in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13.6 TeV. Data collected in 2022 and corresponding to an integrated luminosity of 5.01 fb−1with one or two identified muons in the final state are analyzed. The results for the products of total inclusive cross sections and branching fractions for muonic decays of W and Z bosons are$${11}.{93}\pm 0.0{8}\left({\text{syst}}\right)\pm 0.{17}{\left({\text{lumi}}\right)}_{-0.07}^{+0.07}$$(acceptance) nb for W+boson production,$$8.86\pm 0.06\left({\text{syst}}\right)\pm 0.12{\left({\text{lu}}{\text{mi}}\right)}_{-0.06}^{+0.05}$$(acceptance) nb for W−boson production, and$$2.021\pm 0.009\left({\text{syst}}\right)\pm 0.028{\left({\text{lumi}}\right)}_{-0.013}^{+0.011}$$(acceptance) nb for the Z boson production in the dimuon mass range of 60–120 GeV, all with negligible statistical uncertainties. Furthermore, the corresponding fiducial cross sections, as well as cross section ratios for both fiducial and total phase space, are provided. The ratios include charge-separated results for W boson production (W+and W−) and the sum of the two contributions (W±), each relative to the measured Z boson production cross section. Additionally, the ratio of the measured cross sections for W+and W−boson production is reported. All measurements are in agreement with theoretical predictions, calculated at next-to-next-to-leading order accuracy in quantum chromodynamics.  more » « less
Award ID(s):
2121686
PAR ID:
10713234
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Springer Nature
Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2026
Issue:
1
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> Measurements of fiducial and total inclusive cross sections for W and Z boson production are presented in proton-proton collisions at$$ \sqrt{s} $$ s = 5.02 and 13 TeV. Electron and muon decay modes (ℓ= e orμ) are studied in the data collected with the CMS detector in 2017, in dedicated runs with reduced instantaneous luminosity. The data sets correspond to integrated luminosities of 298 ± 6 pb−1at 5.02 TeV and 206 ± 5 pb−1at 13 TeV. Measured values of the products of the total inclusive cross sections and the branching fractions at 5.02 TeV areσ(pp→W + X)$$ \mathcal{B} $$ B (W→ ℓν) = 7300±10 (stat)±60 (syst)±140 (lumi) pb, andσ(pp→Z+X)$$ \mathcal{B} $$ B (Z→ ℓ+ℓ−) = 669±2 (stat)±6 (syst)±13 (lumi) pb for the dilepton invariant mass in the range of 60–120 GeV. The corresponding results at 13 TeV are 20480±10 (stat)±170 (syst)±470 (lumi) pb and 1952±4 (stat)±18 (syst)±45 (lumi) pb. The measured values agree with cross section calculations at next-to-next-to-leading-order in perturbative quantum chromodynamics. Fiducial and total inclusive cross sections, ratios of cross sections of W+and W−production as well as inclusive W and Z boson production, and ratios of these measurements at 5.02 and 13 TeV are reported. 
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  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> Measurements of the inclusive and normalised differential cross sections are presented for the production of single top quarks in association with a W boson in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 13 TeV. The data used were recorded with the CMS detector at the LHC during 2016–2018, and correspond to an integrated luminosity of 138 fb−1. Events containing one electron and one muon in the final state are analysed. For the inclusive measurement, a multivariate discriminant, exploiting the kinematic properties of the events is used to separate the signal from the dominant$$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}} $$ tt¯ background. A cross section of$$ 79.2\pm 0.9{\left(\textrm{stat}\right)}_{-8.0}^{+7.7}\left(\textrm{syst}\right)\pm 1.2\left(\textrm{lumi}\right) $$ 79.2±0.9 stat−8.0+7.7 syst±1.2lumi pb is obtained, consistent with the predictions of the standard model. For the differential measurements, a fiducial region is defined according to the detector acceptance, and the requirement of exactly one jet coming from the fragmentation of a bottom quark. The resulting distributions are unfolded to particle level and agree with the predictions at next-to-leading order in perturbative quantum chromodynamics. 
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