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Measurement of differential $t$-channel single top (anti)quark production cross-sections at 13 TeV with the ATLAS detector

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2026

 GO

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Report No.: CERN-EP-2025-286; arXiv:2601.04938

Abstract: The production of single top quarks and top antiquarks via the $t$-channel exchange of a virtual $W$ boson is measured in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 13 TeV at the Large Hadron Collider. The full Run 2 data sample recorded with the ATLAS detector in the years 2015-2018 is used, corresponding to an integrated luminosity of 140 fb$^{-1}$. The absolute and normalised production cross-sections are measured differentially as a function of the transverse momentum and absolute rapidity of the top quark and top antiquark. In addition, the ratio of top quark to top antiquark production cross-sections is measured. The measured distributions are compared with next-to-leading-order quantum chromodynamics predictions obtained with different combinations of matrix-element generators, parton-shower programs and proton parton distribution functions, as well as to next-to-next-to-leading-order calculations. Overall, good agreement is observed between the measurements and the theoretical predictions. For most measured distributions, the sensitivity to differences between the predictions is limited by the systematic uncertainties in the measurement. The measured differential distributions are also interpreted in an effective field theory approach to constrain the Wilson-Coefficient $C_{Qq}^{3,1}$ associated with a four-quark operator. The interpretation accounts for the effect of the selection efficiency, which is altered significantly by non-zero contributions from $C_{Qq}^{3,1}$.


Note: 65 pages in total, author list starting page 48, 16 figures, 22 tables, submitted to JHEP. All figures including auxiliary figures are available at https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/TOPQ-2023-44

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. BARD - B-resonance Algorithm using Rare Decays (101116429) (101116429)
  5. DISCOVERHEP - Turning noise into data: a discovery strategy for new weakly-interacting physics (948254) (948254)
  6. DITTO - Comprehensive search for new phenomena in the dilepton spectrum at the LHC (101089007) (101089007)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

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 Record created 2026-05-20, last modified 2026-05-21


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