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Observation of double parton scattering in same-sign W boson pair production in pp collisions at $\sqrt{s}=13$ TeV with the ATLAS detector

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2025

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Report No.: CERN-EP-2025-109; arXiv:2505.08313

Abstract: This letter reports the measurement of double parton scattering in same-sign W boson pair production with the ATLAS detector. The data set used corresponds to an integrated luminosity of 140 fb$^{-1}$ of proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV, collected during Run 2 of the Large Hadron Collider. The study is performed in final states including two same-charge leptons, electron or muon, missing transverse momentum, and up to one jet. An excess of events is observed over the expected background contributions with a significance of 8.8 standard deviations. The measured fiducial cross section times leptonic branching fraction is $4.59 \pm 0.64$ fb. The measurement corresponds to a double parton scattering effective cross section of $10.6 \pm 1.8$ mb.


Note: 42 pages in total, author list starting page 25, 5 figures, 4 tables, submitted to Phys. Lett. B. All figures including auxiliary figures are available at https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/STDM-2022-18/

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)
  3. REALDARK - REAL-time discovery strategies for DARK matter and dark sector signals at the ATLAS detector with Run-3 LHC data (101002463) (101002463)
  4. DITTO - Comprehensive search for new phenomena in the dilepton spectrum at the LHC (101089007) (101089007)
  5. BARD - B-resonance Algorithm using Rare Decays (101116429) (101116429)
  6. SMASH - Machine learning for Sciences and Humanities (101081355) (101081355)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

Appears in the scientific report 2025
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 Record created 2025-07-30, last modified 2025-08-20


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