Measurement of the weak mixing angle using the forward–backward asymmetry of Drell–Yan events in $$\mathrm {p}\mathrm {p}$$ p p collisions at 8 $$\,\text {TeV}$$ TeV

Abstract

A measurement is presented of the effective leptonic weak mixing angle ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow><mml:msup><mml:mo>sin</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn></mml:msup> <mml:msubsup><mml:mi>θ</mml:mi> <mml:mtext>eff</mml:mtext> <mml:mi>ℓ</mml:mi></mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> ) using the forward-backward asymmetry of Drell-Yan lepton pairs ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mi>μ</mml:mi></mml:mrow> </mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mi>e</mml:mi></mml:math> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mi>e</mml:mi></mml:math> ) produced in proton-proton collisions at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>8</mml:mn> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mtext>TeV</mml:mtext></mml:mrow> </mml:math> at the CMS experiment of the LHC. The data correspond to integrated luminosities of 18.8 and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mn>19.6</mml:mn> <mml:mrow><mml:mspace></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:mrow> </mml:math> in the dimuon and dielectron channels, respectively, containing 8.2 million dimuon and 4.9 million dielectron events. With more events and new analysis techniques, including constraints obtained on the parton distribution functions from the measured forward-backward asymmetry, the statistical and systematic uncertainties are significantly reduced relative to previous CMS measurements. The extracted value of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow><mml:msup><mml:mo>sin</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn></mml:msup> <mml:msubsup><mml:mi>θ</mml:mi> <mml:mtext>eff</mml:mtext> <mml:mi>ℓ</mml:mi></mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> from the combined dilepton data is <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow><mml:msup><mml:mo>sin</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn></mml:msup> <mml:msubsup><mml:mi>θ</mml:mi> <mml:mtext>eff</mml:mtext> <mml:mi>ℓ</mml:mi></mml:msubsup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>0.23101</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.00036</mml:mn> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mtext>(stat)</mml:mtext> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.00018</mml:mn> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mtext>(syst)</mml:mtext> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.00016</mml:mn> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mtext>(theo)</mml:mtext> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.00031</mml:mn> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mtext>(parton distributions in proton)</mml:mtext> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>0.23101</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.00053</mml:mn></mml:mrow> </mml:math> .