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Evidence for WW/WZ vector boson scattering in the decay channel $\ell\nu$qq produced in association with two jets in proton-proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV

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2021

[10.3204/PUBDB-2021-05275]  GO

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Report No.: CERN-EP-2021-225; CMS-SMP-20-013; arXiv:2112.05259

Abstract: Evidence is reported for electroweak (EW) vector boson scattering in the decay channel $\ell\nu$qq of two weak vector bosons WV (V = W or Z), produced in association with two parton jets. The search uses a data set of proton-proton collisions at 13 TeV collected with the CMS detector during 2016-2018 with an integrated luminosity of 138 fb$^{-1}$. Events are selected requiring one lepton (electron or muon), moderate missing transverse momentum, two jets with a large pseudorapidity separation and a large dijet invariant mass, and a signature consistent with the hadronic decay of a W/Z boson. The cross section is computed in a fiducial phase space defined at parton level requiring all parton transverse momenta $p_\mathrm{T} \gt$ 10 GeV and at least one pair of outgoing partons with invariant mass $m_\mathrm{qq}\gt$ 100 GeV. The measured and expected EW WV production cross sections are 1.90$^{+0.53}_{-0.46}$ pb and 2.23$^{+0.08}_{-0.11}$ (scale) $\pm$ 0.05(PDF) pb, respectively, where PDF is the parton distribution function. The observed EW signal strength is $m_\mathrm{EW}$ = 0.85 $pm$ 0.12 (stat)$^{+0.19}_{-0.17}$ (syst), corresponding to a signal significance of 4.4 standard deviations with 5.1 expected. This is the first evidence of vector boson scattering in the $\ell\nu$qq decay channel at LHC. The simultaneous measurement of the EW and quantum chromodynamics associated diboson production agrees with the standard model prediction.

Keyword(s): vector boson, scattering ; parton, distribution function ; p p, scattering ; transverse momentum, missing-energy ; W, hadronic decay ; parton, transverse momentum ; TeV ; GeV ; 5/3 ; muon ; quantum chromodynamics ; CMS ; electroweak interaction ; electron ; dijet ; lepton ; CERN LHC Coll ; rapidity ; signature ; phase space


Note: Submitted to PLB. All figures and tables can be found at http://cms-results.web.cern.ch/cms-results/public-results/publications/SMP-20-013 (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
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