Preprint/Report PUBDB-2019-05270

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Measurement of the $Z(\rightarrow\ell^+\ell^-)\gamma$ production cross-section in $pp$ collisions at $\sqrt{s} =13$ TeV with the ATLAS detector

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2019

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Report No.: CERN-EP-2019-228; arXiv:1911.04813

Abstract: The production of a prompt photon in association with a $Z$ boson is studied in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy $\sqrt{s} =$ 13 TeV. The analysis uses a data sample with an integrated luminosity of 139 fb$^{-1}$ collected by the ATLAS detector at the LHC from 2015 to 2018. The production cross-section for the process $pp \rightarrow \ell^+\ell^-\gamma+X$ ($\ell = e, \mu$) is measured within a fiducial phase-space region defined by kinematic requirements on the photon and the leptons, and by isolation requirements on the photon. An experimental precision of 2.9% is achieved for the fiducial cross-section. Differential cross-sections are measured as a function of each of six kinematic variables characterising the $\ell^+\ell^-\gamma$ system. The data are compared with theoretical predictions based on next-to-leading-order and next-to-next-to-leading-order perturbative QCD calculations. The impact of next-to-leading-order electroweak corrections is also considered.

Keyword(s): p p: scattering ; p p: colliding beams ; Z0: hadroproduction ; photon: associated production ; Z0: leptonic decay ; perturbation theory: higher-order ; higher-order: 1 ; electroweak interaction: correction ; photon: direct production ; quantum chromodynamics: perturbation theory ; higher-order: 2 ; kinematics ; ATLAS ; photon: transverse energy ; photon: rapidity ; differential cross section: measured ; energy dependence ; rapidity dependence ; transverse momentum dependence ; mass dependence ; angular dependence ; CERN LHC Coll ; phase space ; lepton ; experimental results ; 13000 GeV-cms


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 2019
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