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Observation of photon-induced $W^+W^-$ production in $pp$ collisions at $\sqrt{s}=13$ TeV using the ATLAS detector

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2020

1-41 () [10.3204/PUBDB-2020-04243]  GO

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Report No.: CERN-EP-2020-165; arXiv:2010.04019

Abstract: This letter reports the observation of photon-induced production of $W$-boson pairs, $\gamma\gamma\rightarrow WW$. The analysis uses 139 fb$^{-1}$ of LHC proton-proton collision data taken at $\sqrt{s}=13$ TeV recorded by the ATLAS experiment during the years 2015-2018. The measurement is performed selecting one electron and one muon, corresponding to the decay of the diboson system as $WW\rightarrow e^\pm\nu\mu^\mp\nu$ final state. The background-only hypothesis is rejected with a significance of 8.4 standard deviations which is consistent within uncertainty with the expectation from Monte Carlo simulation. A cross section for the $\gamma\gamma\rightarrow WW$ process of 3.13$\pm$0.31(stat.)$\pm$0.28(syst.) fb is measured in a fiducial volume close to the acceptance of the detector, by requiring an electron and a muon of opposite signs with large dilepton transverse momentum and exactly zero additional charged particles.

Keyword(s): p p: scattering ; p p: colliding beams ; W: pair production ; exchange: two-photon ; W: leptonic decay ; dilepton: transverse momentum ; numerical calculations: Monte Carlo ; electron ; ATLAS ; muon ; CERN LHC Coll ; channel cross section: measured ; acceptance ; experimental results ; 13000 GeV-cms


Note: 41 pages in total, author list starting page 25, 6 figures, 2 tables, submitted to Phys. Lett. B.. All figures including auxiliary figures are available at http://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/STDM-2017-21

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 2020
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Observation of photon-induced $W^+W^-$ production in $pp$ collisions at $\sqrt{s}=13$ TeV using the ATLAS detector
Physics letters / B 816, 136190 (1-24) () [10.1016/j.physletb.2021.136190]  GO OpenAccess  Download fulltext Files  Download fulltextFulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS


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