DOE PAGES title logo U.S. Department of Energy
Office of Scientific and Technical Information

Title: Measurements of top-quark pair differential cross-sections in the $$e\mu $$ channel in pp collisions at $$\sqrt{s} = 13$$ TeV using the ATLAS detector

Journal Article · · European Physical Journal. C, Particles and Fields
; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; more »; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; « less

Here, this article presents measurements of tt¯ differential cross-sections in a fiducial phase-space region, using an integrated luminosity of 3.2 fb–1 of proton–proton data at a centre-of-mass energy of √s = 13 TeV recorded by the ATLAS experiment at the LHC in 2015. Differential cross-sections are measured as a function of the transverse momentum and absolute rapidity of the top quark, and of the transverse momentum, absolute rapidity and invariant mass of the tt¯ system. The tt¯ events are selected by requiring one electron and one muon of opposite electric charge, and at least two jets, one of which must be tagged as containing a b-hadron. The measured differential cross-sections are compared to predictions of next-to-leading order generators matched to parton showers and the measurements are found to be consistent with all models within the experimental uncertainties with the exception of the Powheg-Box+ Herwig++ predictions, which differ significantly from the data in both the transverse momentum of the top quark and the mass of the tt¯ system.

Research Organization:
Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Oak Ridge, TN (United States). Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF); SLAC National Accelerator Laboratory (SLAC), Menlo Park, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC)
Contributing Organization:
ATLAS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-76SF00515
OSTI ID:
1389558
Journal Information:
European Physical Journal. C, Particles and Fields, Journal Name: European Physical Journal. C, Particles and Fields Journal Issue: 5 Vol. 77; ISSN 1434-6044
Publisher:
SpringerCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (77)

NNLO corrections to top pair production at hadron colliders: the quark-gluon reaction journal January 2013
Top-quark pair production at hadron colliders: differential cross section and phenomenological applications with DiffTop journal January 2015
QCD matrix elements + parton showers. The NLO case journal April 2013
Parton distributions for the LHC run II journal April 2015
NNLO QCD predictions for fully-differential top-quark pair production at the Tevatron journal May 2016
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
Differential top-antitop cross-section measurements as a function of observables constructed from final-state particles using pp collisions at s = 7 $$ \sqrt{s}=7 $$ TeV in the ATLAS detector journal June 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
Renormalization-group improved predictions for top-quark pair production at hadron colliders journal September 2010
Measurement of the Z/γ * boson transverse momentum distribution in pp collisions at s = 7 $$ \sqrt{s}=7 $$ TeV with the ATLAS detector journal September 2014
NNLO corrections to top-pair production at hadron colliders: the all-fermionic scattering channels journal December 2012
A multidimensional unfolding method based on Bayes' theorem journal August 1995
The EvtGen particle decay simulation package journal April 2001
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
A brief introduction to PYTHIA 8.1 journal June 2008
Top++: A program for the calculation of the top-pair cross-section at hadron colliders journal November 2014
Measurement of the tt¯ production cross section in pp¯ collisions at s=1.96 TeV using lepton+jets events with lifetime b-tagging journal October 2005
Dispelling the N3 myth for the kt jet-finder journal September 2006
Pileup subtraction using jet areas journal January 2008
Top-pair production at hadron colliders with next-to-next-to-leading logarithmic soft-gluon resummation journal April 2012
Measurement of the t t ¯ production cross-section using eμ events with b -tagged jets in pp collisions at s = 13 TeV with the ATLAS detector journal October 2016
PDF4LHC recommendations for LHC Run II journal January 2016
Inclusive jet production, parton distributions, and the search for new physics journal October 2003
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
A parton shower algorithm based on Catani-Seymour dipole factorisation journal March 2008
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
Single-top hadroproduction in association with a W boson journal July 2008
Comix, a new matrix element generator journal December 2008
Event generation with SHERPA 1.1 journal February 2009
The ATLAS Experiment at the CERN Large Hadron Collider journal August 2008
Two-loop soft anomalous dimensions for single top quark associated production with a W − or H − journal September 2010
Tuning Monte Carlo generators: The Perugia tunes journal October 2010
New parton distributions for collider physics journal October 2010
Measurements of normalized differential cross sections for t t ¯ production in p p collisions at ( s ) = 7     TeV using the ATLAS detector journal October 2014
NNNLO soft-gluon corrections for the top-quark p T and rapidity distributions journal February 2015
New parton distribution functions from a global analysis of quantum chromodynamics journal February 2016
Scattering Amplitudes with Open Loops journal March 2012
Percent-Level-Precision Physics at the Tevatron: Next-to-Next-to-Leading Order QCD Corrections to q q ¯ → t t ¯ + X journal September 2012
Total Top-Quark Pair-Production Cross Section at Hadron Colliders Through O ( α S 4 ) journal June 2013
Measurement of the Top Quark Pair Production Cross Section in Proton-Proton Collisions at s = 13     TeV journal February 2016
High-Precision Differential Predictions for Top-Quark Pairs at the LHC journal February 2016
Measurement of the Top Quark Mass Using Dilepton Events journal March 1998
Herwig++ physics and manual journal November 2008
The ATLAS Simulation Infrastructure journal September 2010
Performance of the ATLAS Trigger System in 2010 journal January 2012
Measurement of differential top-quark-pair production cross sections in pp collisions at $\sqrt{s} = 7\ \mathrm{TeV}$ journal March 2013
Electron reconstruction and identification efficiency measurements with the ATLAS detector using the 2011 LHC proton–proton collision data journal July 2014
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
Herwig 7.0/Herwig++ 3.0 release note journal April 2016
Muon reconstruction performance of the ATLAS detector in proton–proton collision data at $$\sqrt{s}$$ s =13 TeV journal May 2016
Measurements of top-quark pair differential cross-sections in the lepton+jets channel in pp collisions at $$\sqrt{s}=8\,~{\mathrm {TeV}}$$ s = 8 TeV using the ATLAS detector journal October 2016
Top-Quark Pair Production at Hadron Colliders: Differential Cross Section and Phenomenological Applications with DiffTop text January 2015
A parton shower algorithm based on Catani-Seymour dipole factorisation text January 2007
Matching NLO QCD computations with Parton Shower simulations: the POWHEG method text January 2007
The anti-k_t jet clustering algorithm text January 2008
Herwig++ Physics and Manual text January 2008
Two-loop soft anomalous dimensions for single top quark associated production with a W- or H- text January 2010
MadGraph 5 : Going Beyond text January 2011
Top-pair production at hadron colliders with next-to-next-to-leading logarithmic soft-gluon resummation text January 2011
NNLO corrections to top-pair production at hadron colliders: the all-fermionic scattering channels text January 2012
NNLO corrections to top pair production at hadron colliders: the quark-gluon reaction text January 2012
Measurement of differential top-quark pair production cross sections in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV text January 2012
NNNLO soft-gluon corrections for the top-quark $p_T$ and rapidity distributions text January 2014
High-precision differential predictions for top-quark pairs at the LHC text January 2015
Herwig 7.0 / Herwig++ 3.0 Release Note text January 2015
Muon reconstruction performance of the ATLAS detector in proton--proton collision data at $\sqrt{s}$=13 TeV text January 2016
Measurement of the Top Quark Mass Using Dilepton Events text January 1997
Inclusive Jet Production, Parton Distributions, and the Search for New Physics text January 2003
A New Method for Combining NLO QCD with Shower Monte Carlo Algorithms text January 2004
Dispelling the N^3 myth for the Kt jet-finder text January 2005
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations text January 2014
Event generation with SHERPA 1.1 text January 2009
Scattering amplitudes with open loops text January 2012
Herwig 7.0/Herwig++ 3.0 release note text January 2016

Cited By (14)

Measurement of normalized differential t t ¯ $$ \mathrm{t}\overline{\mathrm{t}} $$ cross sections in the dilepton channel from pp collisions at s = 13 $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV journal April 2018
Measurements of top-quark pair differential cross-sections in the lepton+jets channel in pp collisions at s = 13 $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV using the ATLAS detector journal November 2017
Charged Higgs bosons in naturally aligned two-Higgs-doublet models at the LHC journal August 2019
CaloGAN: Simulating 3D high energy particle showers in multilayer electromagnetic calorimeters with generative adversarial networks journal January 2018
Measurement of differential cross sections for the production of top quark pairs and of additional jets in lepton + jets events from p p collisions at s = 13     TeV journal June 2018
Measurements of t t ¯ differential cross-sections of highly boosted top quarks decaying to all-hadronic final states in p p collisions at s = 13     TeV using the ATLAS detector journal July 2018
Constraining top quark flavor violation and dipole moments through three and four top quark productions at the LHC journal November 2018
Probing the Quantum Interference between Singly and Doubly Resonant Top-Quark Production in p p Collisions at s = 13     TeV with the ATLAS Detector journal October 2018
Jet substructure at the Large Hadron Collider journal December 2019
Charged Higgs Bosons in Naturally Aligned Two Higgs Doublet Models at the LHC text January 2019
Energy Dependent Chemical Potentials of Light Particles and Quarks from Yield Ratios of Antiparticles to Particles in High Energy Collisions journal June 2019
CaloGAN: Simulating 3D High Energy Particle Showers in Multi-Layer Electromagnetic Calorimeters with Generative Adversarial Networks text January 2017
Charged Higgs Bosons in Naturally Aligned Two Higgs Doublet Models at the LHC text January 2018
Measurements of tt̅ differential cross-sections of highly boosted top quarks decaying to all-hadronic final states in pp collisions at √s = 13 TeV using the ATLAS detector text January 2018