Preprint/Internal Report PUBDB-2015-01348

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Observation of Top-Quark Pair Production in Association with a Photon and Measurement of the $t\bar{t}\gamma$ Production Cross Section in pp Collisions at $\sqrt{s}=7$ TeV using the ATLAS Detector

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2015

 GO

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Report No.: CERN-PH-EP-2014-284; arXiv:1502.00586

Abstract: A search is performed for top-quark pairs ($t\bar{t}$) produced together with a photon ($\gamma$) with transverse momentum $>20$ GeV using a sample of $t\bar{t}$ candidate events in final states with jets, missing transverse momentum, and one isolated electron or muon. The dataset used corresponds to an integrated luminosity of 4.59 fb$^{-1}$ of proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 7 TeV recorded by the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider. In total 140 and 222 $t\bar{t}\gamma$ candidate events are observed in the electron and muon channels, to be compared to the expectation of $79\pm 26$ and $120\pm 39$ non-$t\bar{t}\gamma$ background events respectively. The production of $t\bar{t}\gamma$ events is observed with a significance of 5.3 standard deviations away from the null hypothesis. The $t\bar{t}\gamma$ production cross section times the branching ratio (BR) of the single-lepton decay channel is measured in a fiducial kinematic region within the ATLAS acceptance. The measured value is $\sigma_{t\bar{t}\gamma}^{fid} = 63 \pm 8 (stat.) ^{+17}_{-13} (syst.) \pm 1 (lumi.)$ fb per lepton flavor, in good agreement with the leading-order theoretical calculation normalized to the next-to-leading-order theoretical prediction of $48\pm 10$ fb.


Note: OA

Contributing Institute(s):
  1. LHC/ATLAS Experiment (ATLAS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF3-611) (POF3-611)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

Appears in the scientific report 2015
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