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Measurement of the inclusive and differential WZ production cross sections, polarization angles, and triple gauge couplings in pp collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV

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2021

[10.3204/PUBDB-2021-04814]  GO

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Report No.: CERN-EP-2021-163; CMS-SMP-20-014; arXiv:2110.11231

Abstract: The associated production of a W and a Z boson is studied in final states with multiple leptons produced in proton-proton (pp) collisions at a centre-of-mass energy of 13 TeV using 137 fb$^{-1}$ of data collected with the CMS detector at the LHC. A measurement of the total inclusive production cross section yields $\sigma_{\text{tot}}$(pp $\to$ WZ) = 50.6 $\pm$ 0.8 (stat) $\pm$ 1.5 (syst) $\pm$ 1.1 (lum) $\pm$ 0.5 (thy) pb. Measurements of the fiducial and differential cross sections for several key observables are also performed in all the final-state lepton flavour and charge compositions with a total of three charged leptons, which can be electrons or muons. All results are compared with theoretical predictions computed up to next-to-next-to-leading order in quantum chromodynamics plus next-to-leading order in electroweak theory and for various sets of parton distribution functions. The results include direct measurements of the charge asymmetry and the W and Z vector boson polarization. The first observation of longitudinally polarized W bosons in WZ production is reported. Anomalous gauge couplings are searched for, leading to new constraints on beyond-the-standard-model contributions to the WZ triple gauge coupling.

Keyword(s): p p: colliding beams ; coupling: gauge ; coupling: (3gauge boson) ; parton: distribution function ; lepton: flavor ; W: associated production ; Z0: associated production ; (3lepton): final state ; perturbation theory: higher-order ; higher-order: 1 ; charge: asymmetry ; higher-order: 2 ; p p: scattering ; W: polarization ; Z0: polarization ; polarization: longitudinal ; muon ; vector boson: leptonic decay ; inclusive production ; quantum chromodynamics: perturbation theory ; CMS ; electroweak interaction ; electron ; CERN LHC Coll ; channel cross section: measured ; differential cross section: measured ; coupling: anomaly ; coupling constant: upper limit ; data analysis method ; experimental results ; 13000 GeV-cms


Note: Submitted to JHEP. All figures and tables can be found at http://cms-results.web.cern.ch/cms-results/public-results/publications/SMP-20-014 (CMS Public Pages)
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)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2021
Database coverage:
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