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Test of lepton flavour universality in $W$-boson decays into electrons and $\tau$-leptons using $pp$ collisions at $\sqrt{s}=13$ TeV with the ATLAS detector

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2024

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Report No.: CERN-EP-2024-315; arXiv:2412.11989

Abstract: A measurement of the ratio of the branching fractions, $R_{\tau/e} = B(W \to \tau \nu)/ B(W \to e \nu)$, is performed using a sample of $W$ bosons originating from top-quark decays to final states containing $\tau$-leptons or electrons. This measurement uses $pp$ collisions at $\sqrt{s}=13$ TeV, collected by the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider during Run 2, corresponding to an integrated luminosity of 140 fb$^{-1}$. The $W \to \tau \nu_\tau$ (with $\tau \to e \nu_e \nu_\tau$) and $W \to e \nu_e$ decays are distinguished using the differences in the impact parameter distributions and transverse momentum spectra of the electrons. The measured ratio of branching fractions $R_{\tau/e} = 0.975 \pm 0.012 \textrm{(stat.)} \pm 0.020 \textrm{(syst.)}$, is consistent with the Standard Model assumption of lepton flavour universality in $W$-boson decays.


Note: 50 pages in total, author list starting page 33, 8 figures, 4 tables, submitted to JHEP. All figures including auxiliary figures are available at http://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/TOPQ-2023-10

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 2024
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