Enlightening a tiny difference: Measurement of top quark pair charge asymmetry in tt̄ + γ production at LHC using the ATLAS detector at √s = 13 TeV

Abstract

A first measurement of the top quark pair charge asymmetry ($A_{C}$) is presented in top quark pair (tt̄) production in association with a photon (tt̄γ production), using the data of ATLAS experiment with an integrated luminosity of 139 $fb^{-1}$ collected at proton-proton collisions of √s=13 TeV at the Large Hadron Collider at CERN. The measurement is performed using the semileptonic tt̄ decay channel in fiducial phase space at particle level using a profile likelihood unfolding method on the distribution of the difference between the absolute rapidity of the two top quarks. The $A_{C}$ is measured to be -0.003 +- 0.029, in agreement with the Standard Model prediction. The measurement is expected to be more sensitive to potential new physics than the same measurement in tt̄ production. However, currently, it is limited by the available statistics and serves as a stepping stone for future analyses with more data.

Es wird die erste Messung der Ladungsasymmetrie ($A_{C}$) des Top-Quark Paares bei der Top-Quark Paarproduktion (tt̄) in Verbindung mit einem Photon (tt̄γ-Produktion) vorgestellt. Dabei werden die Daten des ATLAS Experiments mit einer integrierten Luminosität von 139 $fb^{-1}$ verwendet, die bei Proton-Proton Kollisionen bei √s=13 TeV am Large Hadron Collider am CERN gesammelt wurden. Die Messung erfolgt unter Verwendung des semileptonischen tt̄ Zerfallskanals in einem definierten Phasenraum auf Teilchenebene unter Verwendung der Profil Likelihood Entfaltungsmethode auf der Verteilung der Differenz zwischen den Beträgen der Rapiditäten der beiden Top-Quarks. Der gemessene $A_{C}$-Wert beträgt -0,003 +- 0,029, was mit der Vorhersage des Standardmodells übereinstimmt. Es wird erwartet, dass diese Messung empfindlicher für potenzielle neue Physik ist als die gleiche Messung bei der tt̄ Produktion. Derzeit ist sie jedoch durch die verfügbare Statistik limitiert und dient als ausgangspunkt für künftige Analysen mit mehr Daten.