Measurement of the inclusive and fiducial $$t\bar{t}$$ t t ¯ production cross-sections in the lepton+jets channel in pp collisions at $$\sqrt{s} = 8~\hbox {TeV}$$ s = 8 TeV with the ATLAS detector (2018)

The inclusive and fiducial <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi> <mml:mover><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mo>¯</mml:mo></mml:mrow> </mml:mover> </mml:mrow> </mml:math> production cross-sections are measured in the lepton+jets channel using <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mn>20.2</mml:mn> <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:math> of proton-proton collision data at a centre-of-mass energy of 8 TeV recorded with the ATLAS detector at the LHC. Major systematic uncertainties due to the modelling of the jet energy scale and <i>b</i>-tagging efficiency are constrained by separating selected events into three disjoint regions. In order to reduce systematic uncertainties in the most important background, the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi> <mml:mtext>+\,jets</mml:mtext></mml:mrow> </mml:math> process is modelled using <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mi>Z</mml:mi></mml:math> + jets events in a data-driven approach. The inclusive <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi> <mml:mover><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mo>¯</mml:mo></mml:mrow> </mml:mover> </mml:mrow> </mml:math> cross-section is measured with a precision of 5.7% to be <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow><mml:msub><mml:mi>σ</mml:mi> <mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:msub> <mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>t</mml:mi> <mml:mover><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mo>¯</mml:mo></mml:mrow> </mml:mover> <mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>248.3</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.7</mml:mn> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo> <mml:mrow><mml:mi>stat</mml:mi> <mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow> <mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>13.4</mml:mn> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo> <mml:mrow><mml:mi>syst</mml:mi> <mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow> <mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>4.7</mml:mn> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo> <mml:mrow><mml:mi>lumi</mml:mi> <mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow> <mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mtext>pb</mml:mtext></mml:mrow> </mml:math> , assuming a top-quark mass of 172.5 GeV. The result is in agreement with the Standard Model prediction. The cross-section is also measured in a phase space close to that of the selected data. The fiducial cross-section is <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow><mml:msub><mml:mi>σ</mml:mi> <mml:mtext>fid</mml:mtext></mml:msub> <mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>t</mml:mi> <mml:mover><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mo>¯</mml:mo></mml:mrow> </mml:mover> <mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>48.8</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.1</mml:mn> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo> <mml:mrow><mml:mi>stat</mml:mi> <mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow> <mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>2.0</mml:mn> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo> <mml:mrow><mml:mi>syst</mml:mi> <mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow> <mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.9</mml:mn> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo> <mml:mrow><mml:mi>lumi</mml:mi> <mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow> <mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mtext>pb</mml:mtext></mml:mrow> </mml:math> with a precision of 4.5%.