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U.S. Department of Energy
Office of Scientific and Technical Information

Evidence for exclusive γγ → W+W production and constraints on anomalous quartic gauge couplings in pp collisions at $$\sqrt{s} = 7 $$ and 8 TeV

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
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A search for exclusive or quasi-exclusive γγ → W$$^{+}$$ W$$^{–}$$ production, via pp → p$$^{(*)}$$ W$$^{+}$$ W$$^{–}$$ p$$^{(*)}$$ → p$$^{(*)}$$ μ$$^{±}$$e$$^{∓}$$ p$$^{(*)}$$ at $$ \sqrt{s}=8 $$ TeV, is reported using data corresponding to an integrated luminosity of 19.7 fb$$^{–1}$$. Events are selected by requiring the presence of an electron-muon pair with large transverse momentum p$$_{T}$$(μ$$^{±}$$e$$^{∓}$$) > 30 GeV, and no associated charged particles detected from the same vertex. The 8 TeV results are combined with the previous 7 TeV results (obtained for 5.05 fb$$^{–1}$$ of data). In the signal region, 13 (2) events are observed over an expected background of 3.9 ± 0.6 (0.84 ± 0.15) events for 8 (7) TeV, resulting in a combined excess of 3.4σ over the background-only hypothesis. The observed yields and kinematic distributions are compatible with the standard model prediction for exclusive and quasi-exclusive γγ → W$$^{+}$$ W$$^{–}$$ production. Here, upper limits on the anomalous quartic gauge coupling operators a$$_{0,C}^{W}$$ (dimension-6) and f$$_{M0,1,2,3}$$ (dimension-8), the most stringent to date, are derived from the measured dilepton transverse momentum spectrum.
Research Organization:
Argonne National Laboratory (ANL), Argonne, IL (United States); Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE; USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP) (SC-25)
Contributing Organization:
CMS Collaboration; The CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359; AC52-07NA27344
OSTI ID:
1288745
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1357369
OSTI ID: 22610473
Report Number(s):
CERN-EP-2016-073; CMS-FSQ-13-008; FERMILAB-PUB-16-204-CMS; LLNL-JRNL--704026; arXiv:1604.04464; 1448100
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Journal Name: Journal of High Energy Physics (Online) Journal Issue: 8 Vol. 2016; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer BerlinCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (65)

Central μ + μ − production via photon-photon fusion in proton-proton collisions with proton dissociation journal February 2015
Anomalous gauge couplings from composite Higgs and warped extra dimensions journal March 2014
A general framework for implementing NLO calculations in shower Monte Carlo programs: the POWHEG BOX journal June 2010
MadGraph 5: going beyond journal June 2011
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations journal July 2014
One-loop γγ → W L + W L − and γγ → Z L Z L from the Electroweak Chiral Lagrangian with a light Higgs-like scalar journal July 2014
Bosonic quartic couplings at LEP2 journal March 2000
Bosonic quartic couplings at LEP2 journal January 2000
Luminosity measuring processes at the LHC journal February 2001
Incorporating systematic uncertainties into an upper limit
  • Cousins, Robert D.; Highland, Virgil L.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 320, Issue 1-2 https://doi.org/10.1016/0168-9002(92)90794-5
journal August 1992
The two-photon particle production mechanism. Physical problems. Applications. Equivalent photon approximation journal January 1975
Probing quartic couplings of weak bosons through three vector production at a 500 GeV NLC journal August 1992
Two-photon processes at very high energies journal December 1983
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
Study of the W+W−γ process and limits on anomalous quartic gauge boson couplings at LEP journal February 2002
The reaction at LEP and constraints on anomalous quartic gauge boson couplings journal July 2002
Measurement of the W+W−γ cross-section and first direct limits on anomalous electroweak quartic gauge couplings journal December 1999
PHANTOM: A Monte Carlo event generator for six parton final states at high energy colliders journal March 2009
CalcHEP 3.4 for collider physics within and beyond the Standard Model journal July 2013
Top++: A program for the calculation of the top-pair cross-section at hadron colliders journal November 2014
QCD diffractive mechanism of exclusive pair production at high energies journal February 2013
Anomalous Couplings in at LHC and ILC journal August 2008
Sensitivity to anomalous quartic gauge couplings in photon-photon interactions at the LHC journal August 2008
MCFM for the Tevatron and the LHC journal August 2010
A study of W+W−γ events at LEP journal January 2004
Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC journal September 2012
Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC journal September 2012
Measurement of exclusive γ γ → ℓ + ℓ − production in proton–proton collisions at s = 7  TeV with the ATLAS detector journal October 2015
A New Method for Combining NLO QCD with Shower Monte Carlo Algorithms journal November 2004
PYTHIA 6.4 physics and manual journal May 2006
Matching NLO QCD computations with parton shower simulations: the POWHEG method journal November 2007
Resonances and unitarity in weak boson scattering at the LHC journal November 2008
Performance of electron reconstruction and selection with the CMS detector in proton-proton collisions at √ s = 8 TeV journal June 2015
Performance of CMS muon reconstruction in pp collision events at √s = 7 TeV journal October 2012
Description and performance of track and primary-vertex reconstruction with the CMS tracker journal October 2014
Constraints on anomalous quartic gauge boson couplings from ν ν ¯ γ γ and q q ¯ γ γ events at CERN LEP2 journal August 2004
Observation of a diffractive contribution to dijet production in proton-proton collisions at s = 7     TeV journal January 2013
Search for anomalous quartic W W γ γ couplings in dielectron and missing energy final states in p p ¯ collisions at s = 1.96     TeV journal July 2013
Search for W W γ and W Z γ production and constraints on anomalous quartic gauge couplings in p p collisions at s = 8     TeV journal August 2014
Evidence for Electroweak Production of W ± W ± j j in p p Collisions at s = 8     TeV with the ATLAS Detector journal October 2014
Study of Vector Boson Scattering and Search for New Physics in Events with Two Same-Sign Leptons and Two Jets journal February 2015
Evidence of W γ γ Production in p p Collisions at s = 8     TeV and Limits on Anomalous Quartic Gauge Couplings with the ATLAS Detector journal July 2015
Measurement and QCD analysis of the diffractive deep-inelastic scattering cross section at HERA journal October 2006
The phenomenology of central exclusive production at hadron colliders journal September 2012
Measurement of electroweak production of two jets in association with a Z boson in proton–proton collisions at $$\sqrt{s}=8\,\text {TeV}$$ s = 8 TeV journal February 2015
The photon PDF in events with rapidity gaps journal May 2016
Observation of a new Boson at a mass of 125 gev with the cms Experiment at the lhc conference March 2015
Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC text January 2018
Study of Vector Boson Scattering and Search for New Physics in Events with Two Same-Sign Leptons and Two Jets text January 2015
Study of vector boson scattering and search for new physics in events with two same-sign leptons and two jets text January 2015
Measurement and QCD analysis of the diffractive deep-inelastic scattering cross section at HERA text January 2006
Study of vector boson scattering and search for new physics in events with two same-sign leptons and two jets text January 2015
Search for WWγ and WZγ production and constraints on anomalous quartic gauge couplings in pp collisions at √s=8 TeV text January 2014
Matching NLO QCD computations with Parton Shower simulations: the POWHEG method text January 2007
MCFM for the Tevatron and the LHC text January 2010
MadGraph 5 : Going Beyond text January 2011
QCD diffractive mechanism of exclusive $W^+W^-$ pair production at high energies text January 2012
The phenomenology of central exclusive production at hadron colliders text January 2012
CalcHEP 3.4 for collider physics within and beyond the Standard Model text January 2012
Anomalous gauge couplings from composite Higgs and warped extra dimensions text January 2013
Study of the W+W-gamma Process and Limits on Anomalous Quartic Gauge Boson Couplings at LEP text January 2001
Measurement of the W+W-gamma Cross-section and First direct Limits on Anomalous Electroweak Quartic Gauge Couplings text January 1999
A New Method for Combining NLO QCD with Shower Monte Carlo Algorithms text January 2004
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations text January 2014
journal January 2011

Cited By (14)

Multiple interactions and rapidity gap survival journal March 2018
Photon-initiated processes at high mass journal October 2016
Search for anomalous electroweak production of W W / W Z in association with a high-mass dijet system in p p collisions at s = 8     TeV with the ATLAS detector journal February 2017
Measurement of W ± W ± vector-boson scattering and limits on anomalous quartic gauge couplings with the ATLAS detector journal July 2017
Exclusive and diffractive μ + μ − production in p p collisions at the LHC journal April 2018
Search Strategy for Sleptons and Dark Matter Using the LHC as a Photon Collider journal October 2019
Coupling WW, ZZ unitarized amplitudes to $$\gamma \gamma $$ γ γ in the TeV region journal March 2017
Study of $$WW\gamma $$ W W γ and $$WZ\gamma $$ W Z γ production in $$pp$$ p p collisions at $$\sqrt{s} = {8} \,{\text {TeV}}$$ s = 8 TeV and search for anomalous quartic gauge couplings with the ATLAS experiment journal September 2017
Measurement of $W^{\pm}W^{\pm}$ vector-boson scattering and limits on anomalous quartic gauge couplings with the ATLAS detector text January 2016
Photon-initiated processes at high mass text January 2016
Measurement of $W^{\pm}W^{\pm}$ vector-boson scattering and limits on anomalous quartic gauge couplings with the ATLAS detector text January 2016
Multiple interactions and rapidity gap survival text January 2017
Measurement of W±W± vector-boson scattering and limits on anomalous quartic gauge couplings with the ATLAS detector text January 2017
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