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Title: Measurement of the top quark polarization and t t ¯ spin correlations using dilepton final states in proton-proton collisions at s = 13 TeV

Journal Article · · Physical Review D
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Measurements of the top quark polarization and top quark pair ($$\mathrm{t\bar{t}}$$) spin correlations are presented using events containing two oppositely charged leptons (e$^+$$e$$^-$, e$$^\pm\mu^\mp$$, or $$\mu^+\mu^-$$) produced in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV. The data were recorded by the CMS experiment at the LHC in 2016 and correspond to an integrated luminosity of 35.9 fb$$^{-1}$$. A set of parton-level normalized differential cross sections, sensitive to each of the independent coefficients of the spin-dependent parts of the $$\mathrm{t\bar{t}}$$ production density matrix, is measured for the first time at 13 TeV. The measured distributions and extracted coefficients are compared with standard model predictions from simulations at next-to-leading-order (NLO) accuracy in quantum chromodynamics (QCD), and from NLO QCD calculations including electroweak corrections. All measurements are found to be consistent with the expectations of the standard model. The normalized differential cross sections are used in fits to constrain the anomalous chromomagnetic and chromoelectric dipole moments of the top quark to -0.24 $$C_\text{tG}/\Lambda^{2} < $$ 0.07 TeV$$^{-2}$$ and -0.33 $$< C^{I}_\text{tG}/\Lambda^{2} < $$ 0.20 TeV$$^{-2}$$, respectively, at 95% confidence level.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Lab. (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Lab. (LLNL), Livermore, CA (United States); Univ. of Colorado, Boulder, CO (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359; SC0010005
OSTI ID:
1607515
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1557461; OSTI ID: 1598767
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-19-417-CMS; arXiv:1907.03729; CMS-TOP-18-006; CERN-EP-2019-073; PRVDAQ; 072002
Journal Information:
Physical Review D, Journal Name: Physical Review D Vol. 100 Journal Issue: 7; ISSN 2470-0010
Publisher:
American Physical SocietyCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 23 works
Citation information provided by
Web of Science

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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
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations journal July 2014
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
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Parton distributions for the LHC run II journal April 2015
Measurement of the Drell-Yan cross section in pp collisions at $ \sqrt {s} = 7 $ TeV journal October 2011
Higher Order Corrections to Spin Correlations in Top Quark Pair Production at the LHC journal August 2019
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