Journal Article PUBDB-2023-07060

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Observation of electroweak production of two jets and a Z-boson pair

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2023
Nature Publishing Group Basingstoke

Nature physics 19(2), 237 – 253 () [10.1038/s41567-022-01757-y]
 GO

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Report No.: CERN-EP-2020-016; arXiv:2004.10612

Abstract: Electroweak symmetry breaking explains the origin of the masses of elementary particles through their interactions with the Higgs field. Besides the measurements of the Higgs boson properties, the study of the scattering of massive vector bosons with spin 1 allows the nature of electroweak symmetry breaking to be probed. Among all processes related to vector-boson scattering, the electroweak production of two jets and a Z-boson pair is a rare and important one. Here we report the observation of this process from proton–proton collision data corresponding to an integrated luminosity of 139 fb$^{−1}$ recorded at a centre-of-mass energy of 13 TeV with the ATLAS detector at the Large Hadron Collider. We consider two different final states originating from the decays of the Z-boson pair: one containing four charged leptons and another containing two charged leptons and two neutrinos. The hypothesis of no electroweak production is rejected with a statistical significance of 5.7σ, and the measured cross-section for electroweak production is consistent with the Standard Model prediction. In addition, we report cross-sections for inclusive production of a Z-boson pair and two jets for the two final states.

Keyword(s): p p: colliding beams ; electroweak interaction: symmetry breaking ; jet: pair production ; Z0: pair production ; jet: associated production ; Z0: leptonic decay ; neutrino: pair production ; vector boson: scattering ; spin: 1 ; channel cross section: measured ; vector boson: massive ; p p: scattering ; CERN LHC Coll ; dilepton: mass spectrum ; ATLAS ; inclusive production ; sensitivity ; statistical ; experimental results ; 13000 GeV-cms

Classification:

Note: 36 pages in total, author list starting page 20, 3 figures, 3 tables, published in Nature Physics. All figures including auxiliary figures are available at http://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/STDM-2017-19/. Updated version with changes that occurred during journal review

Contributing Institute(s):
  1. LHC/ATLAS Experiment (ATLAS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

Appears in the scientific report 2023
Database coverage:
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Observation of electroweak production of two jets and a $Z$-boson pair with the ATLAS detector at the LHC
[10.3204/PUBDB-2020-02398]  GO OpenAccess  Download fulltext Files  Download fulltextFulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS


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