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Journal Article PUBDB-2021-03982
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Precision luminosity measurement in proton-proton collisions at $\sqrt{s} =$ 13 TeV in 2015 and 2016 at CMS

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2021
Springer Heidelberg

The European physical journal / C 81(9), 800 () [10.1140/epjc/s10052-021-09538-2]
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Report No.: CERN-EP-2021-033; CMS-LUM-17-003; arXiv:2104.01927

Abstract: The measurement of the luminosity recorded by the CMS detector installed at LHC interaction point 5, using proton–proton collisions at $\sqrt{s}=13\,{\text {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 $\,\text {fb}^{-1}$ 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.

Keyword(s): p p: scattering ; p p: colliding beams ; luminosity: monitoring ; electromagnetic interaction: effect ; vertex: primary ; CMS ; CERN LHC Coll ; precision measurement ; beam position ; calibration ; transverse ; crossing ; density ; magnet ; experimental results ; 13000 GeV-cms

Classification:
Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. HIDSS-0002 - DASHH: Data Science in Hamburg - Helmholtz Graduate School for the Structure of Matter (2019_IVF-HIDSS-0002) (2019_IVF-HIDSS-0002)
  3. DFG project 390833306 - EXC 2121: Quantum Universe (390833306) (390833306)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2021
Database coverage:
Medline ; Creative Commons Attribution CC BY 4.0 ; DOAJ ; OpenAccess ; Clarivate Analytics Master Journal List ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; DOAJ Seal ; Ebsco Academic Search ; Essential Science Indicators ; IF < 5 ; JCR ; NationallizenzNationallizenz ; SCOAP3 sponsored Journal ; SCOPUS ; Science Citation Index Expanded ; Web of Science Core Collection
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