Measurement of the τ lepton polarization in Z boson decays in proton-proton collisions at √s=13 TeV

• Main Authors: Hayrapetyan, A., Tumasyan, A., Adam, W., Andrejkovic, J. W., Bergauer, T., Chatterjee, S., Damanakis, K., Dragicevic, M., Del Valle, A. Escalante, Hussain, P. S., Jeitler, M., Krammer, N., Liko, D., Mikulec, I, Schieck, J., Schofbeck, R., Schwarz, D., Sonawane, M., Templ, S., Waltenberger, W., Wulz, C-E, Darwish, M. R., Janssen, T., Van Mechelen, P., Bols, E. S., D'Hondt, J., Dansana, S., De Moor, A., Delcourt, M., El Faham, H., Lowette, S., Makarenko, I, Mueller, D., Sahasransu, A. 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S., Colling, D., Dancu, J. S., Dauncey, P., Davies, G., Davies, J., Della Negra, M., Fayer, S., Fedi, G., Hall, G., Hassanshahi, M. H., Howard, A., Iles, G., Knight, M., Langford, J., Lyons, L., Magnan, A-M, Malik, S., Martelli, A., Mieskolainen, M., Nash, J., Pesaresi, M., Radburn-Smith, B. C., Richards, A., Rose, A., Seez, C., Shukla, R., Tapper, A., Uchida, K., Uttley, G. P., Vage, L. H., Virdee, T., Vojinovic, M., Wardle, N., Winterbottom, D., Coldham, K., Cole, J. E., Khan, A., Kyberd, P., Reid, I. D., Abdullin, S., Brinkerhoff, A., Caraway, B., Dittmann, J., Hatakeyama, K., Hiltbrand, J., Kanuganti, A. R., McMaster, B., Saunders, M., Sawant, S., Sutantawibul, C., Toms, M., Wilson, J., Bartek, R., Dominguez, A., Escamilla, C. Huerta, Simsek, A. E., Uniyal, R., Hernandez, A. M. Vargas, Chudasama, R., Cooper, S., Gleyzer, S., Perez, C. U., Rumerio, P., Usai, E., West, C., Yi, R., Akpinar, A., Albert, A., Arcaro, D., Cosby, C., Demiragli, Z., Erice, C., Fontanesi, E., Gastler, D., Rohlf, J., Salyer, K., Sperka, D., Spitzbart, D., Suarez, I, Tsatsos, A., Yuan, S., Benelli, G., Coubez, X., Cutts, D., Hadley, M., Heintz, U., Hogan, J. M., Kwon, T., Landsberg, G., Lau, K. T., Li, D., Luo, J., Mondal, S., Narain, M., Pervan, N., Sagir, S., Simpson, F., Stamenkovic, M., Wong, W. Y., Yan, X., Zhang, W., Abbott, S., Bonilla, J., Brainerd, C., Breedon, R., Sanchez, M. Calderon De La Barca, Chertok, M., Citron, M., Conway, J., Cox, P. T., Erbacher, R., Haza, G., Jensen, F., Kukral, O., Mocellin, G., Mulhearn, M., Pellett, D., Regnery, B., Wei, W., Yao, Y., Zhang, F., Bachtis, M., Cousins, R., Datta, A., Hauser, J., Ignatenko, M., Iqbal, M. A., Lam, T., Manca, E., Nash, W. A., Saltzberg, D., Stone, B., Valuev, V., Clare, R., Gordon, M., Hanson, G., Si, W., Wimpenny, S., Branson, J. G., Cittolin, S., Cooperstein, S., Diaz, D., Duarte, J., Gerosa, R., Giannini, L., Guiang, J., Kansal, R., Krutelyov, V, Lee, R., Letts, J., Masciovecchio, M., Mokhtar, F., Pieri, M., Quinnan, M., Narayanan, B. V. Sathia, Sharma, V, Tadel, M., Vourliotis, E., Wurthwein, F., Xiang, Y., Yagil, A., Barzdukas, A., Brennan, L., Campagnari, C., Collura, G., Dorsett, A., Incandela, J., Kilpatrick, M., Li, A. J., Masterson, P., Mei, H., Oshiro, M., Richman, J., Sarica, U., Schmitz, R., Setti, F., Sheplock, J., Stuart, D., Wang, S., Bornheim, A., Cerri, O., Latorre, A., Lawhorn, J. M., Mao, J., Newman, H. B., Nguyen, T. Q., Spiropulu, M., Vlimant, J. R., Xie, S., Zhu, R. Y., Alison, J., An, S., Andrews, M. B., Bryant, P., Dutta, V, Ferguson, T., Harilal, A., Liu, C., Mudholkar, T., Murthy, S., Paulini, M., Roberts, A., Sanchez, A., Terrill, W., Cumalat, J. P., Ford, W. T., Hassani, A., Karathanasis, G., MacDonald, E., Manganelli, N., Marini, F., Perloff, A., Savard, C., Schonbeck, N., Stenson, K., Ulmer, K. A., Wagner, S. R., Zipper, N., Alexander, J., Bright-Thonney, S., Chen, X., Cranshaw, D. J., Fan, J., Fan, X., Gadkari, D., Hogan, S., Monroy, J., Patterson, J. R., Reichert, J., Reid, M., Ryd, A., Thom, J., Wittich, P., Zou, R., Albrow, M., Alyari, M., Amram, O., Apollinari, G., Apresyan, A., Bauerdick, L. A. T., Berry, D., Berryhill, J., Bhat, P. C., Burkett, K., Butler, J. N., Canepa, A., Cerati, G. B., Cheung, H. W. K., Chlebana, F., Cummings, G., Dickinson, J., Dutta, I, Elvira, V. D., Feng, Y., Freeman, J., Gandrakota, A., Gecse, Z., Gray, L., Green, D., Grunendahl, S., Guerrero, D., Gutsche, O., Harris, R. M., Heller, R., Herwig, T. C., Hirschauer, J., Horyn, L., Jayatilaka, B., Jindariani, S., Johnson, M., Joshi, U., Klijnsma, T., Klima, B., Kwok, K. H. M., Lammel, S., Lincoln, D., Lipton, R., Liu, T., Madrid, C., Maeshima, K., Mantilla, C., Mason, D., McBride, P., Merkel, P., Mrenna, S., Nahn, S., Ngadiuba, J., Noonan, D., Papadimitriou, V, Pastika, N., Pedro, K., Pena, C., Ravera, F., Hall, A. Reinsvold, Ristori, L., Sexton-Kennedy, E., Smith, N., Soha, A., Spiegel, L., Stoynev, S., Strait, J., Taylor, L., Tkaczyk, S., Tran, N., Uplegger, L., Vaandering, E. W., Zoi, I, Aruta, C., Avery, P., Bourilkov, D., Cadamuro, L., Chang, P., Cherepanov, V, Field, R. D., Koenig, E., Kolosova, M., Konigsberg, J., Korytov, A., Lo, K. H., Matchev, K., Menendez, N., Mitselmakher, G., Madhu, A. Muthirakalayil, Rawal, N., Rosenzweig, D., Rosenzweig, S., Shi, K., Adams, T., Al Kadhim, A., Askew, A., Bower, N., Habibullah, R., Hagopian, V, Hashmi, R., Kim, R. S., Kolberg, T., Martinez, G., Prosper, H., Prova, P. R., Viazlo, O., Wulansatiti, M., Yohay, R., Zhang, J., Alsufyani, B., Baarmand, M. M., Butalla, S., Elkafrawy, T., Hohlmann, M., Verma, R. Kumar, Rahmani, M., Adams, M. R., Bennett, C., Cavanaugh, R., Dittmer, S., Franco, R. Escobar, Evdokimov, O., Gerber, C. E., Hofman, D. J., Lee, J. H., Lemos, D. S., Merrit, A. H., Mills, C., Nanda, S., Oh, G., Ozek, B., Pilipovic, D., Roy, T., Rudrabhatla, S., Tonjes, M. B., Varelas, N., Wang, X., Ye, Z., Alhusseini, M., Blend, D., Dilsiz, K., Emediato, L., Karaman, G., Koseyan, O. K., Merlo, J-P, Mestvirishvili, A., Nachtman, J., Neogi, O., Ogul, H., Onel, Y., Penzo, A., Snyder, C., Tiras, E., Blumenfeld, B., Corcodilos, L., Davis, J., Gritsan, A., Kang, L., Kyriacou, S., Maksimovic, P., Roguljic, M., Roskes, J., Sekhar, S., Swartz, M., Vami, T. A., Abreu, A., Alcerro, L. F. Alcerro, Anguiano, J., Baringer, P., Bean, A., Flowers, Z., Grove, D., King, J., Krintiras, G., Lazarovits, M., Le Mahieu, C., Lindsey, C., Marquez, J., Minafra, N., Murray, M., Nickel, M., Pitt, M., Popescu, S., Rogan, C., Royon, C., Salvatico, R., Sanders, S., Smith, C., Wilson, G., Allmond, B., Ivanov, A., Kaadze, K., Kalogeropoulos, A., Maravin, Y., Nam, K., Natoli, J., Roy, D., Sorrentino, G., Rebassoo, F., Wright, D., Adams, E., Baden, A., Baron, O., Belloni, A., Bethani, A., Chen, Y. M., Eno, S. C., Hadley, N. J., Jabeen, S., Kellogg, R. G., Koeth, T., Lai, Y., Lascio, S., Mignerey, A. C., Nabili, S., Palmer, C., Papageorgakis, C., Paranjpe, M. M., Wang, L., Wong, K., Bendavid, J., Busza, W., Cali, I. A., Chen, Y., D'Alfonso, M., Eysermans, J., Freer, C., Gomez-Ceballos, G., Goncharov, M., Harris, P., Hoang, D., Kovalskyi, D., Krupa, J., Lavezzo, L., Lee, Y-J, Long, K., Mironov, C., Paus, C., Rankin, D., Roland, C., Roland, G., Rothman, S., Shi, Z., Stephans, G. S. F., Wyslouch, B., Yang, T. J., Crossman, B., Joshi, B. M., Kapsiak, C., Krohn, M., Mahon, D., Mans, J., Marzocchi, B., Pandey, S., Revering, M., Rusack, R., Saradhy, R., Schroeder, N., Strobbe, N., Wadud, M. A., Cremaldi, L. M., Bloom, K., Bryson, M., Claes, D. R., Fangmeier, C., Golf, F., Hossain, J., Joo, C., Kravchenko, I, Reed, I, Siado, J. E., Snow, G. R., Tabb, W., Vagnerini, A., Wightman, A., Yan, F., Yu, D., Zecchinelli, A. G., Agarwal, G., Bandyopadhyay, H., Hay, L., Iashvili, I., Kharchilava, A., McLean, C., Morris, M., Nguyen, D., Pekkanen, J., Rappoccio, S., Sfar, H. Rejeb, Williams, A., Alverson, G., Barberis, E., Haddad, Y., Han, Y., Krishna, A., Li, J., Lu, M., Madigan, G., Morse, D. M., Nguyen, V, Orimoto, T., Parker, A., Skinnari, L., Tishelman-Charny, A., Wang, B., Wood, D., Bueghly, J., Chen, Z., Hahn, K. A., Liu, Y., Miao, Y., Monk, D. G., Schmitt, M. H., Taliercio, A., Velasco, M., Band, R., Bucci, R., Castells, S., Cremonesi, M., Das, A., Goldouzian, R., Hildreth, M., Ho, K. W., Anampa, K. Hurtado, Jessop, C., Lannon, K., Lawrence, J., Loukas, N., Lutton, L., Mariano, J., Marinelli, N., Mcalister, I, McCauley, T., Mcgrady, C., Mohrman, K., Moore, C., Musienko, Y., Nelson, H., Osherson, M., Ruchti, R., Townsend, A., Wayne, M., Yockey, H., Zarucki, M., Zygala, L., Basnet, A., Bylsma, B., Carrigan, M., Durkin, L. S., Hill, C., Joyce, M., Lesauvage, A., Ornelas, M. Nunez, Wei, K., Winer, B. L., Yates, B. R., Addesa, F. M., Bouchamaoui, H., Das, P., Dezoort, G., Elmer, P., Frankenthal, A., Greenberg, B., Haubrich, N., Higginbotham, S., Kopp, G., Kwan, S., Lange, D., Loeliger, A., Marlow, D., Ojalvo, I, Olsen, J., Stickland, D., Tully, C., Bakshi, A. S., Barnes, V. E., Chandra, S., Chawla, R., Das, S., Gu, A., Gutay, L., Jones, M., Jung, A. W., Kondratyev, D., Koshy, A. 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S., Zarubin, A., Zhizhin, I, Zhokin, A., Collaboration, CMS
• Format: Article
• Published: Springer 2024
• Subjects: QC Physics
• Online Access: http://eprints.um.edu.my/45764/; https://doi.org/10.1007/JHEP01(2024)101

The polarization of tau leptons is measured using leptonic and hadronic tau lepton decays in Z -> tau(+)tau(-) events in proton-proton collisions at root s = 13 TeV recorded by CMS at the CERN LHC with an integrated luminosity of 36.3 fb(-1). The measured tau(-) lepton polarization at the Z boson mass pole is P-tau(Z) = -0.144 +/- 0.006 (stat) +/- 0.014 (syst) = -0.144 +/- 0.015, in good agreement with the measurement of the tau lepton asymmetry parameter of A(tau) = 0.1439 +/- 0.0043 = -P-tau(Z) at LEP. The tau lepton polarization depends on the ratio of the vector to axial-vector couplings of the tau leptons in the neutral current expression, and thus on the effective weak mixing angle sin(2)theta(eff)(W), independently of the Z boson production mechanism. The obtained value sin(2)theta(eff)(W) = 0.2319 +/- 0.0008(stat) +/- 0.0018(syst) = 0.2319 +/- 0.0019 is in good agreement with measurements at e(+)e(-) colliders.