Eine Messung des differenzialen pp → Z/γ∗ → e+e− Wirkungsquerschnitts als Funktion der invarianten Masse in der Region 66 < m_Z < 116 GeV wird durchgeführt. Dazu werden die bei einer Schwerpunktsenergie von √s = 7 TeV im Jahre 2011 gesammelten Daten, die einer integrierten Luminosität von 4.58 fb−1 entsprechen, analysiert. Die Messung wird mit einer umfassenden Behandlung von systematischen und statistischen Unsicherheiten - durch Monte Carlo Simulationen und datengetriebene Techniken bewertet. Der Beitrag von elektroschwachen und ttbar Hintergrundprozessen wird mit Simulationen geschätzt, und der Beitrag von QCD Hintergründen wird mit einer datengetriebenen Methode geschätzt. Der gemessene Wirkungsquerschnitt wurde mit verschiedenen theoretischen Vorhersagen von Partonenverteilungsfunktion (PDF) Fits für NNLO QCD Berechnungen mit NLO elektroschwachen (EW) Korrekturen verglichen. Die Präzision der Messung liegt bei 1 − 2% und bietet eine starke PDF Diskriminierung. Keiner der Fits ist in guter Übereinstimmung mit den Daten. Die Messung kann verwendet werden, um zukünftige PDF Fits beschränken.
Eine Kombination von separaten Elektron und Myon W± and Z/γ∗ Wirkungsquerschnittmessungen mit einer kompletten Behandlung von systematischen Unsicherheiten für jeden Kanal, und die Korrelationen wird präsentiert. Entsprechend wurden diese Messungen als Funktion der Lepton Pseudorapidität und der Z-Boson-Rapidität für die W± and Z/γ∗ Prozess durchgeführt. Diese dienen als Präzisionsfühler der QCD Dynamik und Proton PDFs. Die kombinierte Wirkungsquerschnitte sind mit verschiedenen theoretischen Vorhersagen verglichen worden.
Die Präzision der Messungen ist besser als die PDF Unsicherheiten, und die NNLO QCD und NLO EW Theorien sind limitierende Faktoren bei der Interpretation der Daten.
A measurement of the differential pp → Z/γ∗ → e+e− cross section as a function of di- electron invariant mass in the region 66 < m_Z < 116 GeV using 4.58 fb−1 of data collected at a center-of-mass energy of √s = 7 TeV in 2011 with the ATLAS detector at the LHC is performed. The measurement is performed with a comprehensive treatment of systematic and statistical uncertainties evaluated using Monte Carlo simulation and data-driven techniques. The contribution from electroweak and ttbar Ì„background processes is estimated using simulation, while the contribution from QCD backgrounds is estimated using a data-driven method. The measured cross section is compared with various theoretical predictions from parton distribution function (PDF) fits to next-to-next-to-leading order QCD calculations with next-to-leading order electroweak corrections. The precision of the measurement is of the order of 1 − 2% and provides strong PDF discrimination, with none of the state of the art PDFs showing good agree- ment with the data. The measurement can be used as an input to constrain future PDF fits.
A combination of separate electron and muon W± and Z/γ∗ cross section measurements is also presented, with full treatment of each channel's systematic uncertainties and the correlations between them. These measurements are performed as a function of lepton pseudorapidity and Z boson rapidity for the W± and Z/γ∗ production processes respectively. These serve as a precise probe of QCD dynamics and proton PDFs. The combined cross sections are compared with theoretical predictions and strongly discriminate between, and in some cases exclude, different PDF fits. The precision of the measurements is better than the PDF uncertainties, and NNLO QCD and NLO EW theory are limiting factors in interpretation of the data.