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Title: Measurement of the weak mixing angle using the forward–backward asymmetry of Drell–Yan events in $$\mathrm {p}\mathrm {p}$$ collisions at 8$$\,\text {TeV}$$

Journal Article · · European Physical Journal. C, Particles and Fields
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Here, a measurement is presented of the effective leptonic weak mixing angle ($$\sin^2\theta^{\ell}_{\text{eff}}$$) using the forward-backward asymmetry of Drell-Yan lepton pairs ($$\mu\mu$$ and ee) produced in proton-proton collisions at $$\sqrt{s}=$$ 8 TeV at the CMS experiment of the LHC. The data correspond to integrated luminosities of 18.8 and 19.6 fb$$^{-1}$$ in the dimuon and dielectron channels, respectively, containing 8.2 million dimuon and 4.9 million dielectron events. With more events and new analysis techniques, including constraints obtained on the parton distribution functions from the measured forward-backward asymmetry, the statistical and systematic uncertainties are significantly reduced relative to previous CMS measurements. The extracted value of $$\sin^2\theta^{\ell}_{\text{eff}}$$ from the combined dilepton data is $$\sin^2\theta^{\ell}_{\text{eff}} =$$ 0.23101 $$\pm$$ 0.00036 (stat) $$\pm$$ 0.00018 (syst) $$\pm$$ 0.00016 (theo) $$\pm$$ 0.00031 (parton distributions in proton) = 0.23101 $$\pm$$ 0.00053.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Lab. (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Lab. (LLNL), Livermore, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359
OSTI ID:
1452819
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-18-245-CMS; arXiv:1806.00863; CMS-SMP-16-007; CERN-EP-2018-126; 1676216; TRN: US1900988
Journal Information:
European Physical Journal. C, Particles and Fields, Vol. 78, Issue 9; ISSN 1434-6044
Publisher:
SpringerCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 42 works
Citation information provided by
Web of Science

References (57)

Measurement of sin  2 θ eff and Z -light quark couplings using the forward-backward charge asymmetry in p p ¯ Z / γ * e + e events with L = 5.0 fb 1 at s = 1.96 TeV journal July 2011
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W and Z polarization effects in hadronic collisions journal November 1994
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Implications of hadron collider observables on parton distribution function uncertainties journal October 1998
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NLO vector-boson production matched with shower in POWHEG journal July 2008
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
The CMS trigger system journal January 2017
Angular distribution of dileptons in high-energy hadron collisions journal October 1977
Particle-flow reconstruction and global event description with the CMS detector journal October 2017
Event generator tunes obtained from underlying event and multiparton scattering measurements journal March 2016
Performance of Electron Reconstruction and Selection with the CMS Detector in Proton-Proton Collisions at √s = 8 TeV text January 2015
The CMS trigger system text January 2017
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Cited By (3)

Direct determination of sin 2 ϑ eff at hadron colliders journal October 2019
R parity from string compactification journal May 2019
R parity from string compactification journal July 2021

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