Observation of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext>γ</mml:mtext> <mml:mtext>γ</mml:mtext> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:mtext>τ</mml:mtext> <mml:mtext>τ</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> in proton–proton collisions and limits on the anomalous electromagnetic moments of the τ lepton

Abstract The production of a pair of τ leptons via photon–photon fusion, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext>γ</mml:mtext> <mml:mtext>γ</mml:mtext> <mml:mo accent="false" stretchy="false">→</mml:mo> <mml:mtext>τ</mml:mtext> <mml:mtext>τ</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> , is observed for the first time in proton–proton collisions, with a significance of 5.3 standard deviations. This observation is based on a data set recorded with the CMS detector at the LHC at a center-of-mass energy of 13 TeV and corresponding to an integrated luminosity of 138 fb −1 . Events with a pair of τ leptons produced via photon–photon fusion are selected by requiring them to be back-to-back in the azimuthal direction and to have a minimum number of charged hadrons associated with their production vertex. The τ leptons are reconstructed in their leptonic and hadronic decay modes. The measured fiducial cross section of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext>γ</mml:mtext> <mml:mtext>γ</mml:mtext> <mml:mo accent="false" stretchy="false">→</mml:mo> <mml:mtext>τ</mml:mtext> <mml:mtext>τ</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> is <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mi>σ</mml:mi> <mml:mtext>obs</mml:mtext> <mml:mtext>fid</mml:mtext> </mml:msubsup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mn>12.4</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>3.1</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>3.8</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mstyle scriptlevel="0"/> <mml:mtext>fb</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:math> . Constraints are set on the contributions to the anomalous magnetic moment ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>a</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mtext>τ</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> ) and electric dipole moments ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>d</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mtext>τ</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> ) of the τ lepton originating from potential effects of new physics on the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mtext>γ</mml:mtext> <mml:mtext>τ</mml:mtext> <mml:mtext>τ</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:math> vertex: <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>a</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mtext>τ</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mn>0.0009</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.0031</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.0032</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">|</mml:mo> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>d</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mtext>τ</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">|</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo>&lt;</mml:mo> <mml:mn>2.9</mml:mn> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>17</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mstyle scriptlevel="0"/> <mml:mrow> <mml:mi>e</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mstyle scriptlevel="0"/> <mml:mtext>cm</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:math> (95% confidence level), consistent with the standard model.

Hali tarjima qilinmagan