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

Precision luminosity measurement in proton–proton collisions at $$\sqrt{s}$$ = 13 TeV in 2015 and 2016 at CMS

Journal Article · · European Physical Journal. C, Particles and Fields
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The measurement of the luminosity recorded by the CMS detector installed at LHC interaction point 5, using proton–proton collisions at √s = 13 TeV in 2015 and 2016, is reported. The absolute luminosity scale is measured for individual bunch crossings using beam-separation scans (the van der Meer method), with a relative precision of 1.3 and 1.0% in 2015 and 2016, respectively. The dominant sources of uncertainty are related to residual differences between the measured beam positions and the ones provided by the operational settings of the LHC magnets, the factorizability of the proton bunch spatial density functions in the coordinates transverse to the beam direction, and the modeling of the effect of electromagnetic interactions among protons in the colliding bunches. When applying the van der Meer calibration to the entire run periods, the integrated luminosities when CMS was fully operational are 2.27 and 36.3 fb-1 in 2015 and 2016, with a relative precision of 1.6 and 1.2%, respectively. These are among the most precise luminosity measurements at bunched-beam hadron colliders.
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)
Contributing Organization:
CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359
OSTI ID:
1822424
Alternate ID(s):
OSTI ID: 23101257
Report Number(s):
CERN-EP--2021-033; CMS-LUM--17-003; FERMILAB-PUB--21-426-CMS; arXiv:2104.01927; oai:inspirehep.net:1856090
Journal Information:
European Physical Journal. C, Particles and Fields, Journal Name: European Physical Journal. C, Particles and Fields Journal Issue: 9 Vol. 81; ISSN 1434-6044
Publisher:
SpringerCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (30)

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Measurement of the differential Drell-Yan cross section in proton-proton collisions at s$$ \sqrt{\mathrm{s}} $$ = 13 TeV journal December 2019
Geant4—a simulation toolkit
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journal July 2003
An introduction to PYTHIA 8.2 journal June 2015
Luminosity determination at proton colliders journal March 2015
The CMS trigger system journal January 2017
Beam imaging and luminosity calibration journal March 2017
Performance of the CMS muon detector and muon reconstruction with proton-proton collisions at √ s =13 TeV journal June 2018
Data-driven precision luminosity measurements with Z bosons at the LHC and HL-LHC journal December 2018
LHC Machine journal August 2008
The CMS experiment at the CERN LHC journal August 2008
Description and performance of track and primary-vertex reconstruction with the CMS tracker journal October 2014
Precision luminosity measurements at LHCb journal December 2014
Luminosity scans for beam diagnostics journal October 2018
Measurement of the differential cross sections for the associated production of a W boson and jets in proton-proton collisions at s = 13     TeV journal October 2017
Longitudinal density monitor for the LHC journal March 2012
Beam & Radiation Monitoring for CMS conference October 2008
Tuning PYTHIA 8.1: the Monash 2013 tune journal August 2014
Event generator tunes obtained from underlying event and multiparton scattering measurements journal March 2016
Measurement of the double-differential inclusive jet cross section in proton–proton collisions at $$\sqrt{s} = 13\,\text {TeV} $$ s = 13 TeV journal August 2016
Luminosity determination in pp collisions at $$\sqrt{s}$$ s = 8 TeV using the ATLAS detector at the LHC journal November 2016
Measurement of the $${\mathrm {t}\overline{\mathrm {t}}}$$ t t ¯ production cross section, the top quark mass, and the strong coupling constant using dilepton events in pp collisions at $$\sqrt{s}=13\,\text {Te}\text {V} $$ s = 13 Te journal April 2019
Van der Meer scan luminosity measurement and beam–beam correction journal January 2021
First Operational Experience with the LHC Diode ORbit and OScillation (DOROS) System text January 2017
Beam-Gas Imaging Measurements at LHCb text January 2019
CERN Supervision, Control and Data Acquisition System for Radiation and Environmental Protection text January 2019
Performance of the Pixel Luminosity Telescope for Luminosity Measurement at CMS during Run2 conference March 2018
Development of a Novel Diamond Based Detector for Machine Induced Background and Luminosity Measurements text January 2017
Measuring luminosity and the $\mathrm{t}\bar{\mathrm{t}}\mathrm{Z}$ production cross section with the CMS experiment text January 2020
LHC Design Report null January 2004

Similar Records

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