Measurement of Z → τ +τ − production in proton-proton collisions at $$ \sqrt{\mathrm{s}}=8 $$ TeV
Authors:   The LHCb collaboration, Aaij R. , Adeva B. , Adinolfi M. , Aidala C. A. , Ajaltouni Z. , Akar S. , Albicocco P. , Albrecht J. , Alessio F. , Alexander M. , Alfonso Albero A. , Ali S. , Alkhazov G. , Alvarez Cartelle P. , Alves A. A. , Amato S. , Amerio S. , Amhis Y. , An L. , Anderlini L. , Andreassi G. , Andreotti M. , Andrews J. E. , Appleby R. B. , Archilli F. , d’Argent P. , Arnau Romeu J. , Artamonov A. , Artuso M. , Arzymatov K. , Aslanides E. , Atzeni M. , Bachmann S. , Back J. J. , Baker S. , Balagura V. , Baldini W. , Baranov A. , Barlow R. J. , Barsuk S. , Barter W. , Baryshnikov F. , Batozskaya V. , Batsukh B. , Battista V. , Bay A. , Beddow J. , Bedeschi F. , Bediaga I. , Beiter A. , Bel L. J. , Beliy N. , Bellee V. , Belloli N. , Belous K. , Belyaev I. , Ben-Haim E. , Bencivenni G. , Benson S. , Beranek S. , Berezhnoy A. , Bernet R. , Berninghoff D. , Bertholet E. , Bertolin A. , Betancourt C. , Betti F. , Bettler M. O. , van Beuzekom M. , Bezshyiko Ia. , Bhasin S. , Bhom J. , Bifani S. , Billoir P. , Birnkraut A. , Bizzeti A. , Bjørn M. , Blago M. P. , Blake T. , Blanc F. , Blusk S. , Bobulska D. , Bocci V. , Boente Garcia O. , Boettcher T. , Bondar A. , Bondar N. , Borghi S. , Borisyak M. , Borsato M. , Bossu F. , Boubdir M. , Bowcock T. J. V. , Bozzi C. , Braun S. , Brodski M. , Brodzicka J. , Brundu D. , Buchanan E. , Buonaura A. , Burr C. , Bursche A. , Buytaert J. , Byczynski W. , Cadeddu S. , Cai H. , Calabrese R. , Calladine R. , Calvi M. , Calvo Gomez M. , Camboni A. , Campana P. , Campora Perez D. H. , Capriotti L. , Carbone A. , Carboni G. , Cardinale R. , Cardini A. , Carniti P. , Carson L. , Carvalho Akiba K. , Casse G. , Cassina L. , Cattaneo M. , Cavallero G. , Cenci R. , Chamont D. , Chapman M. G. , Charles M. , Charpentier Ph. , Chatzikonstantinidis G. , Chefdeville M. , Chekalina V. , Chen C. , Chen S. , Chitic S.-G. , Chobanova V. , Chrzaszcz M. , Chubykin A. , Ciambrone P. , Cid Vidal X. , Ciezarek G. , Clarke P. E. L. , Clemencic M. , Cliff H. V. , Closier J. , Coco V. , Cogan J. , Cogneras E. , Cojocariu L. , Collins P. , Colombo T. , Comerma-Montells A. , Contu A. , Coombs G. , Coquereau S. , Corti G. , Corvo M. , Costa Sobral C. M. , Couturier B. , Cowan G. A. , Craik D. C. , Crocombe A. , Cruz Torres M. , Currie R. , D’Ambrosio C. , Da Cunha Marinho F. , Da Silva C. L. , Dall’Occo E. , Dalseno J. , Danilina A. , Davis A. , De Aguiar Francisco O. , De Bruyn K. , De Capua S. , De Cian M. , De Miranda J. M. , De Paula L. , De Serio M. , De Simone P. , Dean C. T. , Decamp D. , Del Buono L. , Delaney B. , Dembinski H.-P. , Demmer M. , Dendek A. , Derkach D. , Deschamps O. , Desse F. , Dettori F. , Dey B. , Di Canto A. , Di Nezza P. , Didenko S. , Dijkstra H. , Dordei F. , Dorigo M. , Dosil Suárez A. , Douglas L. , Dovbnya A. , Dreimanis K. , Dufour L. , Dujany G. , Durante P. , Durham J. M. , Dutta D. , Dzhelyadin R. , Dziewiecki M. , Dziurda A. , Dzyuba A. , Easo S. , Egede U. , Egorychev V. , Eidelman S. , Eisenhardt S. , Eitschberger U. , Ekelhof R. , Eklund L. , Ely S. , Ene A. , Escher S. , Esen S. , Evans T. , Falabella A. , Farley N. , Farry S. , Fazzini D. , Federici L. , Fernandez G. , Fernandez Declara P. , Fernandez Prieto A. , Ferrari F. , Ferreira Lopes L. , Ferreira Rodrigues F. , Ferro-Luzzi M. , Filippov S. , Fini R. A. , Fiorini M. , Firlej M. , Fitzpatrick C. , Fiutowski T. , Fleuret F. , Fontana M. , Fontanelli F. , Forty R. , Franco Lima V. , Frank M. , Frei C. , Fu J. , Funk W. , Färber C. , Féo Pereira Rivello Carvalho M. , Gabriel E. , Gallas Torreira A. , Galli D. , Gallorini S. , Gambetta S. , Gandelman M. , Gandini P. , Gao Y. , Garcia Martin L. M. , Garcia Plana B. , García Pardiñas J. , Garra Tico J. , Garrido L. , Gascon D. , Gaspar C. , Gavardi L. , Gazzoni G. , Gerick D. , Gersabeck E. , Gersabeck M. , Gershon T. , Gerstel D. , Ghez Ph. , Gianì S. , Gibson V. , Girard O. G. , Giubega L. , Gizdov K. , Gligorov V. V. , Golubkov D. , Golutvin A. , Gomes A. , Gorelov I. V. , Gotti C. , Govorkova E. , Grabowski J. P. , Graciani Diaz R. , Granado Cardoso L. A. , Graugés E. , Graverini E. , Graziani G. , Grecu A. , Greim R. , Griffith P. , Grillo L. , Gruber L. , Gruberg Cazon B. R. , Grünberg O. , Gu C. , Gushchin E. , Guz Yu. , Gys T. , Göbel C. , Hadavizadeh T. , Hadjivasiliou C. , Haefeli G. , Haen C. , Haines S. C. , Hamilton B. , Han X. , Hancock T. H. , Hansmann-Menzemer S. , Harnew N. , Harnew S. T. , Harrison T. , Hasse C. , Hatch M. , He J. , Hecker M. , Heinicke K. , Heister A. , Hennessy K. , Henry L. , van Herwijnen E. , Heß M. , Hicheur A. , Hill D. , Hilton M. , Hopchev P. H. , Hu W. , Huang W. , Huard Z. C. , Hulsbergen W. , Humair T. , Hushchyn M. , Hutchcroft D. , Hynds D. , Ibis P. , Idzik M. , Ilten P. , Ivshin K. , Jacobsson R. , Jalocha J. , Jans E. , Jawahery A. , Jiang F. , John M. , Johnson D. , Jones C. R. , Joram C. , Jost B. , Jurik N. , Kandybei S. , Karacson M. , Kariuki J. M. , Karodia S. , Kazeev N. , Kecke M. , Keizer F. , Kelsey M. , Kenzie M. , Ketel T. , Khairullin E. , Khanji B. , Khurewathanakul C. , Kim K. E. , Kirn T. , Klaver S. , Klimaszewski K. , Klimkovich T. , Koliiev S. , Kolpin M. , Kopecna R. , Koppenburg P. , Kostiuk I. , Kotriakhova S. , Kozeiha M. , Kravchuk L. , Kreps M. , Kress F. , Krokovny P. , Krupa W. , Krzemien W. , Kucewicz W. , Kucharczyk M. , Kudryavtsev V. , Kuonen A. K. , Kvaratskheliya T. , Lacarrere D. , Lafferty G. , Lai A. , Lancierini D. , Lanfranchi G. , Langenbruch C. , Latham T. , Lazzeroni C. , Le Gac R. , Leflat A. , Lefrançois J. , Lefévre R. , Lemaitre F. , Leroy O. , Lesiak T. , Leverington B. , Li P.-R. , Li T. , Li Z. , Liang X. , Likhomanenko T. , Lindner R. , Lionetto F. , Lisovskyi V. , Liu X. , Loh D. , Loi A. , Longstaff I. , Lopes J. H. , Lovell G. H. , Lucchesi D. , Lucio Martinez M. , Lupato A. , Luppi E. , Lupton O. , Lusiani A. , Lyu X. , Machefert F. , Maciuc F. , Macko V. , Mackowiak P. , Maddrell-Mander S. , Maev O. , Maguire K. , Maisuzenko D. , Majewski M. W. , Malde S. , Malecki B. , Malinin A. , Maltsev T. , Manca G. , Mancinelli G. , Marangotto D. , Maratas J. , Marchand J. F. , Marconi U. , Marin Benito C. , Marinangeli M. , Marino P. , Marks J. , Martellotti G. , Martin M. , Martinelli M. , Martinez Santos D. , Martinez Vidal F. , Massafferri A. , Matev R. , Mathad A. , Mathe Z. , Matteuzzi C. , Mauri A. , Maurice E. , Maurin B. , Mazurov A. , McCann M. , McNab A. , McNulty R. , Mead J. V. , Meadows B. , Meaux C. , Meier F. , Meinert N. , Melnychuk D. , Merk M. , Merli A. , Michielin E. , Milanes D. A. , Millard E. , Minard M.-N. , Minzoni L. , Mitzel D. S. , Mogini A. , Molina Rodriguez J. , Mombächer T. , Monroy I. A. , Monteil S. , Morandin M. , Morello G. , Morello M. J. , Morgunova O. , Moron J. , Morris A. B. , Mountain R. , Muheim F. , Mulder M. , Murphy C. H. , Murray D. , Müller D. , Müller J. , Müller K. , Müller V. , Naik P. , Nakada T. , Nandakumar R. , Nandi A. , Nanut T. , Nasteva I. , Needham M. , Neri N. , Neubert S. , Neufeld N. , Neuner M. , Nguyen T. D. , Nguyen-Mau C. , Nieswand S. , Niet R. , Nikitin N. , Nogay A. , O’Hanlon D. P. , Oblakowska-Mucha A. , Obraztsov V. , Ogilvy S. , Oldeman R. , Onderwater C. J. G. , Ossowska A. , Otalora Goicochea J. M. , Owen P. , Oyanguren A. , Pais P. R. , Palano A. , Palutan M. , Panshin G. , Papanestis A. , Pappagallo M. , Pappalardo L. L. , Parker W. , Parkes C. , Passaleva G. , Pastore A. , Patel M. , Patrignani C. , Pearce A. , Pellegrino A. , Penso G. , Pepe Altarelli M. , Perazzini S. , Pereima D. , Perret P. , Pescatore L. , Petridis K. , Petrolini A. , Petrov A. , Petrucci S. , Petruzzo M. , Pietrzyk B. , Pietrzyk G. , Pikies M. , Pili M. , Pinci D. , Pinzino J. , Pisani F. , Piucci A. , Placinta V. , Playfer S. , Plews J. , Plo Casasus M. , Polci F. , Poli Lener M. , Poluektov A. , Polukhina N. , Polyakov I. , Polycarpo E. , Pomery G. J. , Ponce S. , Popov A. , Popov D. , Poslavskii S. , Potterat C. , Price E. , Prisciandaro J. , Prouve C. , Pugatch V. , Puig Navarro A. , Pullen H. , Punzi G. , Qian W. , Qin J. , Quagliani R. , Quintana B. , Rachwal B. , Rademacker J. H. , Rama M. , Ramos Pernas M. , Rangel M. S. , Ratnikov F. , Raven G. , Ravonel Salzgeber M. , Reboud M. , Redi F. , Reichert S. , dos Reis A. C. , Reiss F. , Remon Alepuz C. , Ren Z. , Renaudin V. , Ricciardi S. , Richards S. , Rinnert K. , Robbe P. , Robert A. , Rodrigues A. B. , Rodrigues E. , Rodriguez Lopez J. A. , Roehrken M. , Rogozhnikov A. , Roiser S. , Rollings A. , Romanovskiy V. , Romero Vidal A. , Rotondo M. , Rudolph M. S. , Ruf T. , Ruiz Vidal J. , Saborido Silva J. J. , Sagidova N. , Saitta B. , Salustino Guimaraes V. , Sanchez Gras C. , Sanchez Mayordomo C. , Sanmartin Sedes B. , Santacesaria R. , Santamarina Rios C. , Santimaria M. , Santovetti E. , Sarpis G. , Sarti A. , Satriano C. , Satta A. , Saur M. , Savrina D. , Schael S. , Schellenberg M. , Schiller M. , Schindler H. , Schmelling M. , Schmelzer T. , Schmidt B. , Schneider O. , Schopper A. , Schreiner H. F. , Schubiger M. , Schune M. H. , Schwemmer R. , Sciascia B. , Sciubba A. , Semennikov A. , Sepulveda E. S. , Sergi A. , Serra N. , Serrano J. , Sestini L. , Seyfert P. , Shapkin M. , Shcheglov Y. , Shears T. , Shekhtman L. , Shevchenko V. , Shmanin E. , Siddi B. G. , Silva Coutinho R. , Silva de Oliveira L. , Simi G. , Simone S. , Skidmore N. , Skwarnicki T. , Smeaton J. G. , Smith E. , Smith I. T. , Smith M. , Soares M. , Soares Lavra l. , Sokoloff M. D. , Soler F. J. P. , Souza De Paula B. , Spaan B. , Spradlin P. , Stagni F. , Stahl M. , Stahl S. , Stefko P. , Stefkova S. , Steinkamp O. , Stemmle S. , Stenyakin O. , Stepanova M. , Stevens H. , Stone S. , Storaci B. , Stracka S. , Stramaglia M. E. , Straticiuc M. , Straumann U. , Strokov S. , Sun J. , Sun L. , Swientek K. , Syropoulos V. , Szumlak T. , Szymanski M. , T’Jampens S. , Tang Z. , Tayduganov A. , Tekampe T. , Tellarini G. , Teubert F. , Thomas E. , van Tilburg J. , Tilley M. J. , Tisserand V. , Tolk S. , Tomassetti L. , Tonelli D. , Tou D. Y. , Tourinho Jadallah Aoude R. , Tournefier E. , Tourneur S. , Traill M. , Tran M. T. , Trisovic A. , Tsaregorodtsev A. , Tully A. , Tuning N. , Ukleja A. , Usachov A. , Ustyuzhanin A. , Uwer U. , Vacca C. , Vagner A. , Vagnoni V. , Valassi A. , Valat S. , Valenti G. , Vazquez Gomez R. , Vazquez Regueiro P. , Vecchi S. , van Veghel M. , Velthuis J. J. , Veltri M. , Veneziano G. , Venkateswaran A. , Verlage T. A. , Vernet M. , Vesterinen M. , Viana Barbosa J. V. , Vieira D. , Vieites Diaz M. , Viemann H. , Vilasis-Cardona X. , Vitkovskiy A. , Vitti M. , Volkov V. , Vollhardt A. , Voneki B. , Vorobyev A. , Vorobyev V. , de Vries J. A. , Vázquez Sierra C. , Waldi R. , Walsh J. , Wang J. , Wang M. , Wang Y. , Wang Z. , Ward D. R. , Wark H. M. , Watson N. K. , Websdale D. , Weiden A. , Weisser C. , Whitehead M. , Wicht J. , Wilkinson G. , Wilkinson M. , Williams I. , Williams M. R. J. , Williams M. , Williams T. , Wilson F. F. , Wimberley J. , Winn M. , Wishahi J. , Wislicki W. , Witek M. , Wormser G. , Wotton S. A. , Wyllie K. , Xiao D. , Xie Y. , Xu A. , Xu M. , Xu Q. , Xu Z. , Xu Z. , Yang Z. , Yang Z. , Yao Y. , Yeomans L. E. , Yin H. , Yu J. , Yuan X. , Yushchenko O. , Zarebski K. A. , Zavertyaev M. , Zhang D. , Zhang L. , Zhang W. C. , Zhang Y. , Zhelezov A. , Zheng Y. , Zhu X. , Zhukov V. , Zonneveld J. B. , Zucchelli S. 
Published: September 2018

Abstract

A measurement of Z → τ
+
τ
− production cross-section is presented using data, corresponding to an integrated luminosity of 2 fb−1, from pp collisions at

$$ \sqrt{s}=8 $$

s

=
8

TeV collected by the LHCb experiment. The τ
+
τ
− candidates are reconstructed in final states with the first tau lepton decaying leptonically, and the second decaying either leptonically or to one or three charged hadrons. The production cross-section is measured for Z bosons with invariant mass between 60 and 120 GeV/c
2, which decay to tau leptons with transverse momenta greater than 20 GeV/c and pseudorapidities between 2.0 and 4.5. The cross-section is determined to be

$$ {\sigma}_{pp}{{}_{\to Z\to {\tau}^{+}}}_{\tau^{-}}=95.8 \pm 2.1 \pm 4.6 \pm 0.2 \pm 1.1 $$

σ
pp

→
Z
→

τ
+

τ
−

=
95.8

±

2.1

±

4.6

±

0.2

±

1.1

pb, where the first uncertainty is statistical, the second is systematic, the third is due to the LHC beam energy uncertainty, and the fourth to the integrated luminosity uncertainty. This result is compatible with NNLO Standard model predictions. The ratio of the cross-sections for Z → τ
+
τ
− to Z → μ
+
μ
− (Z → e
+
e
−), determined to be 1.01 ± 0.05 (1.02 ± 0.06), is consistent with the lepton-universality hypothesis in Z decays.