Measurement of the differential cross sections for isolated direct photon pair production in $p \bar p$ collisions at $\sqrt{s} = 1.96$ TeV
V.M. Abazov
,
G. Bernardi
(1)
,
D. Brown
(1)
,
Y. Enari
(1)
,
J. Lellouch
(1)
,
D. Li
(1)
,
L. Zivkovic
(1)
,
U. Bassler
(2)
,
M. Besançon
(2)
,
E. Chapon
(2)
,
F. Couderc
(2)
,
F. Deliot
(2)
,
A. Grohsjean
(2)
,
Z. Hubacek
(2)
,
C. Royon
(2)
,
V. Shary
(2)
,
M. Titov
(2)
,
B. Tuchming
(2)
,
D. Vilanova
(2)
,
F. Miconi
(3)
,
I. Ripp-Baudot
(3)
,
G. Grenier
(4)
,
T. Kurca
(4)
,
P. Lebrun
(4)
,
G. Sajot
(5)
,
J. Stark
(5)
,
J.-F. Grivaz
(6)
,
T. Guillemin
(6)
,
M. Jaffré
(6)
,
P. Pétroff
(6)
,
F. Badaud
(7)
,
Ph. Gris
(7)
,
M.-C. Cousinou
(8)
,
A. Duperrin
(8)
,
W. Geng
(8)
,
E. Kajfasz
(8)
,
S. Kermiche
(8)
,
E. Nagy
(8)
,
N. Osman
(8)
1
LPNHE -
Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
2 IRFU - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
3 IPHC - Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien
4 IPNL - Institut de Physique Nucléaire de Lyon
5 LPSC - Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
6 LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire
7 LPC - Laboratoire de Physique Corpusculaire - Clermont-Ferrand
8 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
2 IRFU - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
3 IPHC - Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien
4 IPNL - Institut de Physique Nucléaire de Lyon
5 LPSC - Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
6 LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire
7 LPC - Laboratoire de Physique Corpusculaire - Clermont-Ferrand
8 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
V.M. Abazov
- Function : Author
G. Bernardi
- Function : Author
- PersonId : 1374140
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- IdRef : 088561623
V. Shary
- Function : Author
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P. Lebrun
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- IdHAL : patrice-jean-marie-lebrun
- ORCID : 0000-0001-6115-5856
E. Kajfasz
- Function : Author
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- IdHAL : eric-kajfasz
- ORCID : 0000-0002-8575-405X
- IdRef : 150389043
Abstract
We present measurements of direct photon pair production cross sections using 8.5 fb$^{-1}$ of data collected with the D0 detector at the Fermilab Tevatron $p \bar p$ collider. The results are presented as differential distributions of the photon pair invariant mass $d\sigma/dM_{\gamma \gamma}$, pair transverse momentum $d \sigma /dp^{\gamma \gamma}_T$, azimuthal angle between the photons $d\sigma/d\Delta \phi_{\gamma \gamma}$, and polar scattering angle in the Collins-Soper frame $d\sigma /d|\cos \theta^*|$. Measurements are performed for isolated photons with transverse momenta $p^{\gamma}_T>18 ~(17)$ GeV for the leading (next-to-leading) photon in $p_T$, pseudorapidities $|\eta^{\gamma}|<0.9$, and a separation in $\eta-\phi$ space $\Delta\mathcal R_{\gamma\gamma} > 0.4$. We present comparisons with the predictions from Monte Carlo event generators {\sc diphox} and {\sc resbos} implementing QCD calculations at next-to-leading order, $2\gamma${\sc nnlo} at next-to-next-to-leading order, and {\sc sherpa} using matrix elements with higher-order real emissions matched to parton shower.