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A simultaneous unbinned differential cross section measurement of twenty-four $Z$+jets kinematic observables with the ATLAS detector

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2024

 GO

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Report No.: CERN-EP-2024-132; arXiv:2405.20041

Abstract: $Z$ boson events at the Large Hadron Collider can be selected with high purity and are sensitive to a diverse range of QCD phenomena. As a result, these events are often used to probe the nature of the strong force, improve Monte Carlo event generators, and search for deviations from Standard Model predictions. All previous measurements of $Z$ boson production characterize the event properties using a small number of observables and present the results as differential cross sections in predetermined bins. In this analysis, a machine learning method called OmniFold is used to produce a simultaneous measurement of twenty-four $Z$+jets observables using $139$ fb$^{-1}$ of proton-proton collisions at $\sqrt{s}=13$ TeV collected with the ATLAS detector. Unlike any previous fiducial differential cross-section measurement, this result is presented unbinned as a dataset of particle-level events, allowing for flexible re-use in a variety of contexts and for new observables to be constructed from the twenty-four measured observables.

Keyword(s): p p: scattering ; p p: colliding beams ; Z0: hadroproduction ; jet: associated production ; differential cross section: measured ; numerical calculations: Monte Carlo ; ATLAS ; machine learning ; CERN LHC Coll ; kinematics ; strong coupling ; quantum chromodynamics ; neural network ; statistical analysis ; data analysis method ; experimental results ; 13000 GeV-cms


Note: 40 pages in total, author list starting on page 23, 8 figures, 0 tables, submitted to PRL. All figures including auxiliary figures are available at http://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/STDM-2020-17. Version 2 includes an updated link to the public Gitlab repository

Contributing Institute(s):
  1. LHC/ATLAS Experiment (ATLAS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. DFG project G:(GEPRIS)469666862 - Präzisionstests des Standardmodells unter der Verwendung von geboosteten W/Z-Bosonen am Large Hadron Collider (469666862) (469666862)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

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Simultaneous Unbinned Differential Cross-Section Measurement of Twenty-Four Z+jets Kinematic Observables with the ATLAS Detector
Physical review letters 133(26), 261803 () [10.1103/PhysRevLett.133.261803]  GO OpenAccess  Download fulltext Files  Download fulltextFulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS


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