Measurements of the associated production of a W boson and a charm quark in proton–proton collisions at $$\sqrt{s}=8\,\text {TeV} $$
A. Tumasyan, W. Adam, T. Bergauer, M. Dragicevic, J. Erö, A. Escalante Del Valle, R. Frühwirth, M. Jeitler, N. Krammer, L. Lechner, D. Liko, T. Madlener, I. Mikulec, F. M. Pitters, N. Rad, J. Schieck, R. Schöfbeck, Markus Spanring, S. Templ, W. Waltenberger, C.-E. Wulz, M. Zarucki, V. Chekhovsky, A. Litomin, В. Макаренко, J. Suarez Gonzalez, M. R. Darwish, E. A. De Wolf, D. Di Croce, X. Janssen, T. Kello, A. Lelek, M. Pieters, H. Rejeb Sfar, H. Van Haevermaet, P. Van Mechelen, S. Van Putte, N. Van Remortel, F. Blekman, E. S. Bols, S. S. Chhibra, J. D’Hondt, J. De Clercq, D. Lontkovskyi, S. Lowette, I. Marchesini, S. Moortgat, A. Morton, Q. Python, S. Tavernier, W. Van Doninck, P. Van Mulders, D. Beghin, B. Bilin, B. Clerbaux, G. De Lentdecker, B. Dorney, L. Favart, A. Grebenyuk, A. K. Kalsi, I. Makarenko, L. Moureaux, L. Pétré, A. Popov, N. Postiau, E. Starling, Laurent Thomas, C. Vander Velde, P. Vanlaer, D. Vannerom, L. Wezenbeek, T. Cornelis, D. Dobur, M. Gruchala, I. Khvastunov, M. Niedziela, C. Roskas, K. Skovpen, M. Tytgat, W. Verbeke, B. Vermassen, M. Vit, G. Bruno, F. Bury, C. Caputo, P. David, C. Delaere, M. Delcourt, I. S. Donertas, A. Giammanco, V. Lemaitre, K. Mondal, J. Prisciandaro, A. Taliercio, M. Teklishyn, P. Vischia, S. Wuyckens, J. Zobec, G. A. Alves, C. Hensel
Abstract
Abstract Measurements of the associated production of a W boson and a charm ( $${\text {c}}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mtext>c</mml:mtext> </mml:math> ) quark in proton–proton collisions at a centre-of-mass energy of 8 $$\,\text {TeV}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mspace/> <mml:mtext>TeV</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:math> are reported. The analysis uses a data sample corresponding to a total integrated luminosity of 19.7 $$\,\text {fb}^{-1}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mspace/> <mml:msup> <mml:mtext>fb</mml:mtext> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> collected by the CMS detector at the LHC. The W bosons are identified through their leptonic decays to an electron or a muon, and a neutrino. Charm quark jets are selected using distinctive signatures of charm hadron decays. The product of the cross section and branching fraction $$\sigma (\text {p}\text {p}\rightarrow \text {W}+ {\text {c}}+ \text {X}) {\mathcal {B}}(\text {W}\rightarrow \ell \upnu )$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mi>σ</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mtext>pp</mml:mtext> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:mtext>W</mml:mtext> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mtext>c</mml:mtext> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mtext>X</mml:mtext> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mtext>W</mml:mtext> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:mi>ℓ</mml:mi> <mml:mi>ν</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> </mml:math> , where $$\ell = \text {e}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mi>ℓ</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mtext>e</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:math> or $$\upmu $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mi>μ</mml:mi> </mml:math> , and the cross section ratio $$\sigma (\text {p}\text {p}\rightarrow {{\text {W}}^{+} + \bar{{\text {c}}} + \text {X}}) / \sigma (\text {p}\text {p}\rightarrow {{\text {W}}^{-} + {\text {c}}+ \text {X}})$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mi>σ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mtext>pp</mml:mtext> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mtext>W</mml:mtext> </mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mover> <mml:mrow> <mml:mtext>c</mml:mtext> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mover> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mtext>X</mml:mtext> </mml:mrow> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>σ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mtext>pp</mml:mtext> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mtext>W</mml:mtext> </mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> </mml:msup> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mtext>c</mml:mtext> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mtext>X</mml:mtext> </mml:mrow> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> are measured in a fiducial volume and differentially as functions of the pseudorapidity and of the transverse momentum of the lepton from the W boson decay. The results are compared with theoretical predictions. The impact of these measurements on the determination of the strange quark distribution is assessed.