Journal Article PUBDB-2026-01695

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Precise measurement of the $t\bar{t}$ production cross-section and lepton differential distributions in $eμ$ dilepton events from $\sqrt{s}=13$ TeV $pp$ collisions with the ATLAS detector

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2026
Springer Heidelberg

The European physical journal / C 86(5), 470 () [10.1140/epjc/s10052-026-15311-0]
 GO

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Report No.: CERN-EP-2025-211; arXiv:2509.15066

Abstract: The inclusive top quark pair ($t\bar{t}$) cross-section $\sigma _{t\bar{t}}$ has been measured in proton–proton collisions at $\sqrt{s}=13\,\text {TeV}$, using $140\,{\text {fb}^{-1}} $ of data collected by the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider. Using events with an opposite-charge $e\mu $ pair and b-tagged jets, the cross-section is measured to be: $\begin{aligned} \sigma _{t\bar{t}} & = 829.3\pm 1.3\,\mathrm {(stat)}\ \pm 8.0\,\mathrm {(syst)}\ \pm 7.3\,\mathrm {(lumi)}\ \\ & \quad \pm 1.9\,\mathrm {(beam)}\,\textrm{pb}, \end{aligned}$where the uncertainties reflect the limited size of the data sample, experimental and theoretical systematic effects, the integrated luminosity, and the proton beam energy, giving a total uncertainty of 1.3%. The result is used to determine the top quark pole mass via the dependence of the predicted cross-section on ${m_{t}^\textrm{pole}}$, giving ${m_{t}^\textrm{pole}}=172.8^{+1.5}_{-1.7}$ $\text {GeV}$. The same event sample is used to measure absolute and normalised differential cross-sections for the $t\bar{t} \rightarrow e\mu \nu \bar{\nu }b\bar{b} $ process as a function of single-lepton and dilepton kinematic variables. Complementary measurements of $e\mu b\bar{b} $ production, treating both $t\bar{t}$ and Wt events as signal, are also provided. Both sets of differential cross-sections are compared to the predictions of various Monte Carlo event generators, demonstrating that the state-of-the-art generators Powheg MiNNLO and Powhegbb4l describe the data better than Powheghvq.

Classification:

Note: 81 pages in total, author list starting page 64, 22 figures, 11 tables, submitted to EPJC. All figures including auxiliary figures are available at https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/TOPQ-2024-12/

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. DITTO - Comprehensive search for new phenomena in the dilepton spectrum at the LHC (101089007) (101089007)
  6. SMASH - Machine learning for Sciences and Humanities (101081355) (101081355)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

Appears in the scientific report 2026
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