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Office of Scientific and Technical Information

Title: Measurement of differential t t ¯ production cross sections using top quarks at large transverse momenta in p p collisions at s = 13 TeV

Journal Article · · Physical Review. D.
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A measurement is reported of differential top quark pair ($${t\bar{t}}$$) production cross sections, where top quarks are produced at large transverse momenta. The data collected with the CMS detector at the LHC are from pp collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV corresponding to an integrated luminosity of 35.9 fb$$^{-1}$$. The measurement uses events where at least one top quark decays as t$$ \to $$Wb $$ \to q\bar{q}'b$$ and is reconstructed as a large-radius jet with transverse momentum in excess of 400 GeV. The second top quark is required to decay either in a similar way, or leptonically, as inferred from a reconstructed electron or muon, a bottom quark jet, and a missing transverse momentum due to the undetected neutrino. The cross section is extracted as a function of kinematic variables of individual top quarks or of the $${t\bar{t}}$$ system. The results are presented at the particle level, within a region of phase space close to that of the experimental acceptance, and at the parton level, and are compared to various theoretical models. In both decay channels the observed absolute cross sections are significantly lower than the predictions from theory, while the normalized differential measurements are well described.

Research Organization:
Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA (United States); Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359
OSTI ID:
1771848
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1648547
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-20-433-CMS; CMS-TOP-18-013; CERN-EP-2020-121; arXiv:2008.07860; PRVDAQ; 052008
Journal Information:
Physical Review. D., Journal Name: Physical Review. D. Vol. 103 Journal Issue: 5; ISSN 2470-0010
Publisher:
American Physical Society (APS)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (60)

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FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
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Comparative study of various algorithms for the merging of parton showers and matrix elements in hadronic collisions journal December 2007
Efficient identification of boosted semileptonic top quarks at the LHC journal March 2011
Identifying boosted objects with N-subjettiness journal March 2011
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Measurement of differential top-quark-pair production cross sections in pp collisions at $\sqrt{s} = 7\ \mathrm{TeV}$ journal March 2013
Measurement of the integrated and differential t t ¯ production cross sections for high- p T top quarks in p p collisions at s = 8 TeV journal October 2016
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Matching NLO QCD computations with parton shower simulations: the POWHEG method journal November 2007
Tuning PYTHIA 8.1: the Monash 2013 tune journal August 2014
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A brief introduction to PYTHIA 8.1 journal June 2008
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A New Method for Combining NLO QCD with Shower Monte Carlo Algorithms journal November 2004
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Pileup subtraction using jet areas journal January 2008
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