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

Performance of reconstruction and identification of τ leptons decaying to hadrons and vτ in pp collisions at √s =13 TeV

Journal Article · · Journal of Instrumentation
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Here, the algorithm developed by the CMS Collaboration to reconstruct and identify $$\tau$$ leptons produced in proton-proton collisions at $$\sqrt{s}=$$ 7 and 8 TeV, via their decays to hadrons and a neutrino, has been significantly improved. The changes include a revised reconstruction of $$\pi^0$$ candidates, and improvements in multivariate discriminants to separate $$\tau$$ leptons from jets and electrons. The algorithm is extended to reconstruct $$\tau$$ leptons in highly Lorentz-boosted pair production, and in the high-level trigger. The performance of the algorithm is studied using proton-proton collisions recorded during 2016 at $$\sqrt{s}=$$ 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 35.9 fb$$^{-1}$$. The performance is evaluated in terms of the efficiency for a genuine $$\tau$$ lepton to pass the identification criteria and of the probabilities for jets, electrons, and muons to be misidentified as $$\tau$$ leptons. The results are found to be very close to those expected from Monte Carlo simulation.
Research Organization:
Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP) (SC-25)
Contributing Organization:
The CMS collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359
OSTI ID:
1475050
Alternate ID(s):
OSTI ID: 22888582
Report Number(s):
CERN-EP--2018-229; CMS-TAU--16-003; FERMILAB-PUB--18-524-CMS; arXiv:1809.02816; 1693412
Journal Information:
Journal of Instrumentation, Journal Name: Journal of Instrumentation Journal Issue: 10 Vol. 13; ISSN 1748-0221
Publisher:
Institute of Physics (IOP)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (63)

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Search for the neutral Higgs bosons of the minimal supersymmetric standard model in pp collisions at $ \sqrt{s}=7 $ TeV with the ATLAS detector journal February 2013
Parton distributions for the LHC run II journal April 2015
Top-pair production and decay at NLO matched with parton showers journal April 2015
Search for electroweak production of charginos in final states with two τ leptons in pp collisions at s = 8 $$ \sqrt{s}=8 $$ TeV journal April 2017
A general framework for implementing NLO calculations in shower Monte Carlo programs: the POWHEG BOX journal June 2010
Vector boson pair production at the LHC journal July 2011
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Search for third-generation scalar leptoquarks in the tτ channel in proton-proton collisions at s = 8 $$ \sqrt{s}=8 $$ TeV journal July 2015
Measurements of the Higgs boson production and decay rates and constraints on its couplings from a combined ATLAS and CMS analysis of the LHC pp collision data at s = 7 $$ \sqrt{s}=7 $$ and 8 TeV journal August 2016
Search for neutral MSSM Higgs bosons decaying to a pair of tau leptons in pp collisions journal October 2014
Search for a charged Higgs boson in pp collisions at s = 8 $$ \sqrt{s}=8 $$ TeV journal November 2015
Merging meets matching in MC@NLO journal December 2012
Fitting using finite Monte Carlo samples journal October 1993
Spontaneously broken supersymmetric theories of weak, electromagnetic and strong interactions journal January 1977
Supergauge invariant extension of the Higgs mechanism and a model for the electron and its neutrino journal January 1975
Geant4—a simulation toolkit
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journal July 2003
Graviscalars from higher-dimensional metrics and curvature-Higgs mixing journal February 2001
A brief introduction to PYTHIA 8.1 journal June 2008
FEWZ 2.0: A code for hadronic Z production at next-to-next-to-leading order journal November 2011
W physics at the LHC with FEWZ 2.1 journal January 2013
NLO EW and QCD proton–proton cross section calculations with mcsanc-v1.01 journal October 2013
Top++: A program for the calculation of the top-pair cross-section at hadron colliders journal November 2014
Pileup subtraction using jet areas journal January 2008
Search for high-mass resonances decaying into τ-lepton pairs in pp collisions at s=7 TeV journal September 2012
Search for lepton-flavour-violating decays of the Higgs boson journal October 2015
Searches for a heavy scalar boson H decaying to a pair of 125 GeV Higgs bosons hh or for a heavy pseudoscalar boson A decaying to Zh, in the final states with h →ττ journal April 2016
Search for W′ decaying to tau lepton and neutrino in proton–proton collisions at s = 8   TeV journal April 2016
Search for lepton flavour violating decays of the Higgs boson to e τ and e μ in proton–proton collisions at s = 8  TeV journal December 2016
Observation of the Higgs boson decay to a pair of τ leptons with the CMS detector journal April 2018
A New Method for Combining NLO QCD with Shower Monte Carlo Algorithms journal November 2004
Matching NLO QCD computations with parton shower simulations: the POWHEG method journal November 2007
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
NLO Higgs boson production via gluon fusion matched with shower in POWHEG journal April 2009
NLO single-top production matched with shower in POWHEG: s - and t -channel contributions journal September 2009
Review of Particle Physics journal October 2016
Performance of electron reconstruction and selection with the CMS detector in proton-proton collisions at √ s = 8 TeV journal June 2015
Reconstruction and identification of τ lepton decays to hadrons and ντat CMS journal January 2016
The CMS trigger system journal January 2017
Jet energy scale and resolution in the CMS experiment in pp collisions at 8 TeV journal February 2017
Particle-flow reconstruction and global event description with the CMS detector journal October 2017
Identification of heavy-flavour jets with the CMS detector in pp collisions at 13 TeV journal May 2018
Performance of the CMS muon detector and muon reconstruction with proton-proton collisions at √ s =13 TeV journal June 2018
Description and performance of track and primary-vertex reconstruction with the CMS tracker journal October 2014
The use of Confidence or Fiducial Limits Illustrated in the case of the Binomial journal January 1934
Update on vector boson pair production at hadron colliders journal November 1999
Electroweak gauge boson production at hadron colliders through O ( α s 2 ) journal December 2006
Combining QCD and electroweak corrections to dilepton production in the framework of the FEWZ simulation code journal November 2012
Measurement of the properties of a Higgs boson in the four-lepton final state journal May 2014
Total Top-Quark Pair-Production Cross Section at Hadron Colliders Through O ( α S 4 ) journal June 2013
Search for High-Mass Resonances Decaying to τ ν in p p Collisions at s = 13     TeV with the ATLAS Detector journal April 2018
Search for Neutral Higgs Bosons of the Minimal Supersymmetric Standard Model Decaying to τ Pairs in p p ¯ Collisions at s = 1.96     TeV journal January 2006
W Boson Production Cross Section at the Large Hadron Collider with O ( α s 2 ) Corrections journal June 2006
Comparative study of various algorithms for the merging of parton showers and matrix elements in hadronic collisions journal December 2007
CMS tracking performance results from early LHC operation journal November 2010
Single-top Wt-channel production matched with parton showers using the POWHEG method journal February 2011
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
Search for physics beyond the standard model in events with τ leptons, jets, and large transverse momentum imbalance in pp collisions at $\sqrt{s}=7\ \mathrm{TeV}$ journal July 2013
$$W^+W^-$$ W + W - , $$WZ$$ W Z and $$ZZ$$ Z Z production in the POWHEG-BOX-V2 journal January 2014
A multi-threaded version of MCFM journal June 2015
Event generator tunes obtained from underlying event and multiparton scattering measurements journal March 2016
Search for the direct production of charginos and neutralinos in final states with tau leptons in $$\sqrt{s} = 13\,\mathrm{TeV}$$ s = 13 TeV pp collisions with the ATLAS detector journal February 2018

Cited By (17)

Search for vectorlike leptons in multilepton final states in proton-proton collisions at s = 13     TeV journal September 2019
Constraints on anomalous H V V couplings from the production of Higgs bosons decaying to τ lepton pairs journal December 2019
Search for W Boson Decays to Three Charged Pions journal April 2019
Search for Supersymmetry with a Compressed Mass Spectrum in Events with a Soft τ Lepton, a Highly Energetic Jet, and Large Missing Transverse Momentum in Proton-Proton Collisions at s = 13     TeV journal January 2020
Evidence for $$\text {W}\text {W}$$WW production from double-parton interactions in proton–proton collisions at $$\sqrt{s} = 13 \,\text {TeV} $$s=13TeV journal January 2020
Search for direct pair production of supersymmetric partners to the $${\uptau }_{}^{}$$τ lepton in proton–proton collisions at $$\sqrt{s}=13\,\text {TeV} $$s=13TeV journal March 2020
Constraints on anomalous $HVV$ couplings from the production of Higgs bosons decaying to $\tau$ lepton pairs text January 2019
Search for Supersymmetry with a Compressed Mass Spectrum in Events with a Soft $\tau$ Lepton, a Highly Energetic Jet, and Large Missing Transverse Momentum in Proton-Proton Collisions at $\sqrt{s}=$ TeV text January 2020
Search for Supersymmetry with a Compressed Mass Spectrum in Events with a Soft $\tau$ Lepton, a Highly Energetic Jet, and Large Missing Transverse Momentum in Proton-Proton Collisions at $\sqrt{s}=$ TeV text January 2019
Evidence for $\text {W}\text {W}$ production from double-parton interactions in proton-proton collisions at $\sqrt{s} = 13 \,\text {TeV} text January 2019
Tau reconstruction at CMS with a focus on high $ p_{T} $ taus journal January 2019
Search for W boson decays to three charged pions text January 2019
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Search for vectorlike leptons in multilepton final states in proton-proton collisions at s =13 TeV text January 2019
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Evidence for $\text {W}\text {W}$ production from double-parton interactions in proton–proton collisions at $\sqrt{s} = 13 \,\text {TeV} $ text January 2020

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