Measurement of exclusive $\gamma\gamma\rightarrow \ell^+\ell^-$ production in proton-proton collisions at $\sqrt{s} = 7$ TeV with the ATLAS detector
G. Aad
(1)
,
Z. Barnovska
(2)
,
N. Berger
(2)
,
M. Delmastro
(2)
,
L. Di Ciaccio
(2)
,
S. Elles
(2)
,
T. Hryn’ova
(2)
,
S. Jézéquel
(2)
,
I. Koletsou
(2)
,
R. Lafaye
(2)
,
J. Leveque
(2)
,
N. Massol
(2)
,
G. Sauvage
(2)
,
E. Sauvan
(2)
,
O. Simard
(2)
,
T. Todorov
(2)
,
I. Wingerter-Seez
(2)
,
E. Yatsenko
(2)
,
G . Rahal
(3)
,
M.K. Ayoub
(4)
,
A. Bassalat
(4)
,
C. Becot
(4)
,
S. Binet
(4)
,
C. Bourdarios
(4)
,
J.B. de Vivie de Regie
(4)
,
D. Delgove
(4)
,
L. Duflot
(4)
,
M. Escalier
(4)
,
L. Fayard
(4)
,
D. Fournier
(4)
,
E.L. Gkougkousis
(4)
,
J.-F. Grivaz
(4)
,
T. Guillemin
(4)
,
F. Hariri
(4)
,
S. Henrot-Versillé
(4)
,
J. Hrivnac
(4)
,
L. Iconomidou-Fayard
(4)
,
M. Kado
(4)
,
A. Lounis
(4)
,
N. Makovec
(4)
,
N. Morange
(4)
,
C. Nellist
(4)
,
L. Poggioli
(4)
,
P. Puzo
(4)
,
A. Renaud
(4)
,
D. Rousseau
(4)
,
G. Rybkin
(4)
,
A.C. Schaffer
(4)
,
E. Scifo
(4)
,
L. Serin
(4)
,
S. Simion
(4)
,
R. Tanaka
(4)
,
H.L. Tran
(4)
,
D. Zerwas
(4)
,
Zhongkai Zhang
(4)
,
Y. Zhao
(4)
,
S. Albrand
(5)
,
J. Brown
(5)
,
J. Collot
(5)
,
S. Crépé-Renaudin
(5)
,
P.A. Delsart
(5)
,
C. Gabaldon
(5)
,
M.H. Genest
(5)
,
J.Y. Hostachy
(5)
,
F. Ledroit-Guillon
(5)
,
A. Lleres
(5)
,
A. Lucotte
(5)
,
F. Malek
(5)
,
C. Monini
(5)
,
J. Stark
(5)
,
B. Trocmé
(5)
,
M. Wu
(5)
,
D. Boumediene
(6)
,
Emmanuel Busato
(6)
,
D. Calvet
(6)
,
S. Calvet
(6)
,
J. Donini
(6)
,
E. Dubreuil
(6)
,
G. Gilles
(6)
,
Ph. Gris
(6)
,
H. Liao
(6)
,
R. Madar
(6)
,
D. Pallin
(6)
,
S.M. Romano Saez
(6)
,
C. Santoni
(6)
,
D. Simon
(6)
,
Timothée Theveneaux-Pelzer
(6)
,
F. Vazeille
(6)
,
L. Alio
(1)
,
M. Barbero
(1)
,
Y. Coadou
(1)
,
C. Diaconu
(1)
,
Sara Diglio
(1)
,
F. Djama
(1)
,
O. Duccu
(1)
,
L. Feligioni
(1)
,
J. Gao
(1)
,
G.D. Hallewell
(1)
,
F. Hubaut
(1)
,
S.J. Kahn
(1)
,
E. B. F. G. Knoops
(1)
,
E. Le Guirriec
(1)
,
J. Liu
(1)
,
K. Liu
,
D. Madaffari
(1)
,
K. Mochizuki
(1)
,
E. Monnier
(1)
,
S. Muanza
(1)
,
Y. Nagai
(1)
,
E. Nagy
(1)
,
P. Pralavorio
(1)
,
A. Rozanov
(1)
,
T. Serre
(1)
,
M. Talby
(1)
,
R.E. Ticse Torres
(1)
,
E. Tiouchichine
(1)
,
S. Tisserant
(1)
,
J. Toth
(1)
,
F. Touchard
(1)
,
L. Vacavant
(1)
1
CPPM -
Centre de Physique des Particules de Marseille
2 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
3 CC-IN2P3 - Centre de Calcul de l'IN2P3
4 LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire
5 LPSC - Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
6 LPC - Laboratoire de Physique Corpusculaire - Clermont-Ferrand
2 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
3 CC-IN2P3 - Centre de Calcul de l'IN2P3
4 LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire
5 LPSC - Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
6 LPC - Laboratoire de Physique Corpusculaire - Clermont-Ferrand
G. Aad
- Fonction : Auteur
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- IdHAL : georges-aad
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- IdRef : 140392653
N. Berger
- Fonction : Auteur
- PersonId : 741762
- IdHAL : nicolas-berger
T. Hryn’ova
- Fonction : Auteur
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- IdHAL : thrynova
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- IdRef : 253167418
S. Jézéquel
- Fonction : Auteur
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J.B. de Vivie de Regie
- Fonction : Auteur
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- IdHAL : jean-baptiste-de-vivie
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S. Henrot-Versillé
- Fonction : Auteur
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D. Rousseau
- Fonction : Auteur
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- IdHAL : david-rousseau
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S. Crépé-Renaudin
- Fonction : Auteur
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- IdHAL : sabine-crepe
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M.H. Genest
- Fonction : Auteur
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J.Y. Hostachy
- Fonction : Auteur
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F. Ledroit-Guillon
- Fonction : Auteur
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- IdHAL : fabienne-ledroit
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F. Malek
- Fonction : Auteur
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B. Trocmé
- Fonction : Auteur
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D. Calvet
- Fonction : Auteur
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S. Calvet
- Fonction : Auteur
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Timothée Theveneaux-Pelzer
- Fonction : Auteur
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Y. Coadou
- Fonction : Auteur
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Sara Diglio
- Fonction : Auteur
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K. Liu
- Fonction : Auteur
E. Monnier
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Résumé
This Letter reports a measurement of the exclusive $\gamma\gamma\rightarrow \ell^+\ell^- (\ell=e, \mu)$ cross-section in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 7 TeV by the ATLAS experiment at the LHC, based on an integrated luminosity of $4.6$ fb$^{-1}$. For the electron or muon pairs satisfying exclusive selection criteria, a fit to the dilepton acoplanarity distribution is used to extract the fiducial cross-sections. The cross-section in the electron channel is determined to be $\sigma_{\gamma\gamma\rightarrow e^+e^-}^{\mathrm{excl.}} = 0.428 \pm 0.035 (\mathrm{stat.}) \pm 0.018 (\mathrm{syst.})$ pb for a phase-space region with invariant mass of the electron pairs greater than 24 GeV, in which both electrons have transverse momentum $p_\mathrm{T}>12$ GeV and pseudorapidity $|\eta|<2.4$. For muon pairs with invariant mass greater than 20 GeV, muon transverse momentum $p_\mathrm{T}>10$ GeV and pseudorapidity $|\eta|<2.4$, the cross-section is determined to be $\sigma_{\gamma\gamma\rightarrow \mu^+\mu^- }^{\mathrm{excl.}} = 0.628 \pm 0.032 (\mathrm{stat.}) \pm 0.021 (\mathrm{syst.})$ pb. When proton absorptive effects due to the finite size of the proton are taken into account in the theory calculation, the measured cross-sections are found to be consistent with the theory prediction.