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Office of Scientific and Technical Information

Title: Measurement of the top quark mass in the dileptonic t t ¯ decay channel using the mass observables M b , M T 2 , and M b ν in pp collisions at s = 8 TeV

Journal Article · · Physical Review D
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Here, a measurement of the top quark mass (Mt) in the dileptonic tt¯ decay channel is performed using data from proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 8 TeV. The data was recorded by the CMS experiment at the LHC and corresponds to an integrated luminosity of 19.7±0.5 fb–1. Events are selected with two oppositely charged leptons (ℓ=e, μ) and two jets identified as originating from b quarks. The analysis is based on three kinematic observables whose distributions are sensitive to the value of Mt. An invariant mass observable, Mbℓ, and a “stransverse mass” observable, MT2, are employed in a simultaneous fit to determine the value of Mt and an overall jet energy scale factor (JSF). A complementary approach is used to construct an invariant mass observable, Mbℓν, that is combined with MT2 to measure Mt. The shapes of the observables, along with their evolutions in Mt and JSF, are modeled by a nonparametric Gaussian process regression technique. The sensitivity of the observables to the value of Mt is investigated using a Fisher information density method. The top quark mass is measured to be 172.22 ± 0.18(stat) -0.93+0.89(syst) GeV.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA (United States); Princeton Univ., NJ (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359; SC0007968
OSTI ID:
1375843
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1371783; OSTI ID: 1600965
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-17-261-CMS; CMS-TOP-15-008; CERN-EP-2017-050; arXiv:1704.06142; PRVDAQ; 032002
Journal Information:
Physical Review D, Journal Name: Physical Review D Vol. 96 Journal Issue: 3; ISSN 2470-0010
Publisher:
American Physical Society (APS)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 10 works
Citation information provided by
Web of Science

References (40)

Higgs mass and vacuum stability in the Standard Model at NNLO journal August 2012
Single-top Wt-channel production matched with parton showers using the POWHEG method journal February 2011
Minimal kinematic constraints and m T 2 journal December 2008
Measurement of the top quark mass in the t t ¯ dilepton channel from s = 8  TeV ATLAS data journal October 2016
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
Review of Particle Physics journal October 2016
The global electroweak fit at NNLO and prospects for the LHC and ILC journal September 2014
M T 2 -assisted on-shell reconstruction of missing momenta and its application to spin measurement at the LHC journal February 2009
Study of the fragmentation of b quarks into B mesons at the Z peak journal July 2001
Performance of electron reconstruction and selection with the CMS detector in proton-proton collisions at √ s = 8 TeV journal June 2015
New parton distributions for collider physics journal October 2010
A general framework for implementing NLO calculations in shower Monte Carlo programs: the POWHEG BOX journal June 2010
Identification of b-quark jets with the CMS experiment journal April 2013
Measurement of the differential cross section for top quark pair production in pp collisions at $$\sqrt{s} = 8\,\text {TeV} $$ s = 8 TeV journal November 2015
PYTHIA 6.4 physics and manual journal May 2006
Erratum: NLO single-top production matched with shower in POWHEG: s- and t-channel contributions journal February 2010
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations journal July 2014
The τ decay library TAUOLA, version 2.4 journal August 1993
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
An Introduction to the Bootstrap book January 1993
Performance of the CMS missing transverse momentum reconstruction in pp data at √ s = 8 TeV journal February 2015
A review of the mass measurement techniques proposed for the Large Hadron Collider journal November 2010
Measuring masses of semi-invisibly decaying particle pairs produced at hadron colliders journal September 1999
NLO single-top production matched with shower in POWHEG: s - and t -channel contributions journal September 2009
Tuning Monte Carlo generators: The Perugia tunes journal October 2010
Geant4—a simulation toolkit
  • Agostinelli, S.; Allison, J.; Amako, K.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 506, Issue 3 https://doi.org/10.1016/S0168-9002(03)01368-8
journal July 2003
Measurement of the top quark mass using proton-proton data at ( s ) = 7 and 8 TeV journal April 2016
Automatic spin-entangled decays of heavy resonances in Monte Carlo simulations journal March 2013
Electroweak gauge boson production at hadron colliders through O ( α s 2 ) journal December 2006
The CMS trigger system journal January 2017
Performance of CMS muon reconstruction in pp collision events at √s = 7 TeV journal October 2012
Jet energy scale and resolution in the CMS experiment in pp collisions at 8 TeV journal February 2017
Matching NLO QCD computations with parton shower simulations: the POWHEG method journal November 2007
The CMS experiment at the CERN LHC journal August 2008
Using subsystem M T 2 for complete mass determinations in decay chains with missing energy at hadron colliders journal March 2009
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Measurement of masses in the $\mathrm{t}\overline{\mathrm{t}}$ system by kinematic endpoints in pp collisions at $\sqrt{s}=7\ \mathrm{TeV}$ journal July 2013
A study of the b-quark fragmentation function with the DELPHI detector at LEP I and an averaged distribution obtained at the Z Pole journal February 2011
Total Top-Quark Pair-Production Cross Section at Hadron Colliders Through O ( α S 4 ) journal June 2013
Next-to-next-to-leading soft-gluon corrections for the top quark cross section and transverse momentum distribution journal December 2010

Figures / Tables (13)