Preprint/Report PUBDB-2019-05253

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Measurement of the $t\bar{t}$ production cross-section and lepton differential distributions in $e\mu$ dilepton events from $pp$ collisions at $\sqrt{s}=13$ TeV with the ATLAS detector

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2019

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Report No.: CERN-EP-2019-203; arXiv:1910.08819

Abstract: The inclusive top quark pair ($t\bar{t}$) production cross-section $\sigma_{t\bar{t}}$ has been measured in proton-proton collisions at $\sqrt{s}=13$ TeV, using $36.1$ fb$^{-1}$ of data collected in 2015-16 by the ATLAS experiment at the LHC. Using events with an opposite-charge $e\mu$ pair and $b$-tagged jets, the cross-section is measured to be: \begin{equation}\nonumber \sigma_{t\bar{t}} = 826.4 \pm 3.6\,\mathrm{(stat)}\ \pm 11.5\,\mathrm{(syst)}\ \pm 15.7\,\mathrm{(lumi)}\ \pm 1.9\,\mathrm{(beam)}\,\mathrm{pb}, \end{equation} where the uncertainties are due to data statistics, experimental and theoretical systematic effects, the integrated luminosity, and the LHC beam energy, giving a total uncertainty of 2.4%. The result is consistent with theoretical QCD calculations. It is used to determine the top quark pole mass via the dependence of the predicted cross-section on $m_t^{\mathrm{pole}}$, giving $m_t^{\mathrm{pole}}=173.1^{+2.0}_{-2.1}$ GeV. It is also combined with measurements at $\sqrt{s}=7$ TeV and $\sqrt{s}=8$ TeV to derive ratios and double ratios of $t\bar{t}$ and $Z$ cross-sections at different energies. The same event sample is used to measure absolute and normalised differential cross-sections as functions of single-lepton and dilepton kinematic variables, and the results compared with predictions from various Monte Carlo event generators.

Keyword(s): p p: colliding beams ; top: pair production ; p p: scattering ; channel cross section: measured ; beam: energy ; mass: pole ; CERN LHC Coll ; numerical calculations: Monte Carlo ; final state: ((n)jet dilepton) ; mass spectrum: (electron muon) ; ATLAS ; cross section: ratio: measured ; energy dependence ; differential cross section: measured ; transverse momentum dependence ; rapidity dependence ; mass dependence ; quantum chromodynamics ; statistics ; kinematics ; experimental results ; 13000 GeV-cms


Contributing Institute(s):
  1. LHC/ATLAS Experiment (ATLAS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF3-611) (POF3-611)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

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