Measurement of tt̄ spin correlation in pp̄ collisions using the CDF II detector at the Tevatron

Aaltonen, T.; Alvarez Gonzalez, B.; Amerio, S.; Amidei, D.; Anastassov, A.; Annovi, A.; Antos, J.; Apollinari, G.; Appel, J. A.; Apresyan, A.; Arisawa, T.; Artikov, A.; Asaadi, J.; Ashmanskas, W.; Auerbach, B.; Aurisano, A.; Azfar, F.; Badgett, W.; Barbaro-Galtieri, A.; Barnes, V. E.; Barnett, B. A.; Barria, P.; Bartos, P.; Bauce, M.; Bauer, G.; Bedeschi, F.; Beecher, D.; Behari, S.; Bellettini, G.; Bellinger, J.; Benjamin, D.; Beretvas, A.; Bhatti, A.; Binkley, M.; Bisello, D.; Bizjak, I.; Bland, K. R.; Blumenfeld, B.; Bocci, A.; Bodek, A.; Bortoletto, D.; Boudreau, J.; Boveia, A.; Brau, B.; Brigliadori, L.; Brisuda, A.; Bromberg, C.; Brucken, E.; Bucciantonio, M.; Budagov, J.; Budd, H. S.; Budd, S.; Burkett, K.; Busetto, G.; Bussey, P.; Buzatu, A.; Calancha, C.; Camarda, S.; Campanelli, M.; Campbell, M.; Canelli, F.; Canepa, A.; Carls, B.; Carlsmith, D.; Carosi, R.; Carrillo, S.; Carron, S.; Casal, B.; Casarsa, M.; Castro, A.; Catastini, P.; Cauz, D.; Cavaliere, V.; Cavalli-Sforza, M.; Cerri, A.; Cerrito, L.; Chen, Y. C.; Chertok, M.; Chiarelli, G.; Chlachidze, G.; Chlebana, F.; Cho, K.; Chokheli, D.; Chou, J. P.; Chung, W. H.; Chung, Y. S.; Ciobanu, C. I.; Ciocci, M. A.; Clark, A.; Compostella, G.; Convery, M. E.; Conway, J.; Corbo, M.; Cordelli, M.; Cox, C. A.; Cox, D. J.; Crescioli, F.; Cuenca Almenar, C.; Cuevas, J.; Culbertson, R.; Dagenhart, D.; D'Ascenzo, N.; Datta, M.; De Barbaro, P.; De Cecco, S.; De Lorenzo, G.; Dell'Orso, M.; Deluca, C.; Demortier, L.; Deng, J.; Deninno, M.; Devoto, F.; D'Errico, M.; Di Canto, A.; Di Ruzza, B.; Dittmann, J. R.; D'Onofrio, M.; Donati, S.; Dong, P.; Dorigo, M.; Dorigo, T.; Ebina, K.; Elagin, A.; Eppig, A.; Erbacher, R.; Errede, D.; Errede, S.; Ershaidat, N.; Eusebi, R.; Fang, H. C.; Farrington, S.; Feindt, M.; Fernandez, J. P.; Ferrazza, C.; Field, R.; Flanagan, G.; Forrest, R.; Frank, M. J.; Franklin, M.; Freeman, J. C.; Funakoshi, Y.; Furic, I.; Gallinaro, M.; Galyardt, J.; Garcia, J. E.; Garfinkel, A. F.; Garosi, P.; Gerberich, H.; Gerchtein, E.; Giagu, S.; Giakoumopoulou, V.; Giannetti, P.; Gibson, K.; Ginsburg, C. M.; Giokaris, N.; Giromini, P.; Giunta, M.; Giurgiu, G.; Glagolev, V.; Glenzinski, D.; Gold, M.; Goldin, D.; Goldschmidt, N.; Golossanov, A.; Gomez, G.; Gomez-Ceballos, G.; Goncharov, M.; Gonzalez, O.; Gorelov, I.; Goshaw, A. T.; Goulianos, K.; Gresele, A.; Grinstein, S.; Grosso-Pilcher, C.; Group, R. C.; Guimaraes Da Costa, J.; Gunay-Unalan, Z.; Haber, C.; Hahn, S. R.; Halkiadakis, E.; Hamaguchi, A.; Han, J. Y.; Happacher, F.; Hara, K.; Hare, D.; Hare, M.; Harr, R. F.; Hatakeyama, K.; Hays, C.; Heck, M.; Heinrich, J.; Herndon, M.; Hewamanage, S.; Hidas, D.; Hocker, A.; Hopkins, W.; Horn, D.; Hou, S.; Hughes, R. E.; Hurwitz, M.; Husemann, U.; Hussain, N.; Hussein, M.; Huston, J.; Introzzi, G.; Iori, M.; Ivanov, A.; James, E.; Jang, D.; Jayatilaka, B.; Jeon, E. J.; Jha, M. K.; Jindariani, S.; Johnson, W.; Jones, M.; Joo, K. K.; Jun, S. Y.; Junk, T. R.; Kamon, T.; Karchin, P. E.; Kato, Y.; Ketchum, W.; Keung, J.; Khotilovich, V.; Kilminster, B.; Kim, D. H.; Kim, H. S.; Kim, H. W.; Kim, J. E.; Kim, M. J.; Kim, S. B.; Kim, S. H.; Kim, Y. K.; Kimura, N.; Kirby, M.; Klimenko, S.; Kondo, K.; Kong, D. J.; Konigsberg, J.; Kotwal, A. V.; Kreps, M.; Kroll, J.; Krop, D.; Krumnack, N.; Kruse, M.; Krutelyov, V.; Kuhr, T.; Kurata, M.; Kwang, S.; Laasanen, A. T.; Lami, S.; Lammel, S.; Lancaster, M.; Lander, R. L.; Lannon, K.; Lath, A.; Latino, G.; Lazzizzera, I.; Lecompte, T.; Lee, E.; Lee, H. S.; Lee, J. S.; Lee, S. W.; Leo, S.; Leone, S.; Lewis, J. D.; Lin, C. -J.; Linacre, J.; Lindgren, M.; Lipeles, E.; Lister, A.; Litvintsev, D. O.; Liu, C.; Liu, Q.; Liu, T.; Lockwitz, S.; Lockyer, N. S.; Loginov, A.; Lucchesi, D.; Lueck, J.; Lujan, P.; Lukens, P.; Lungu, G.; Lys, J.; Lysak, R.; Madrak, R.; Maeshima, K.; Makhoul, K.; Maksimovic, P.; Malik, S.; Manca, G.; Manousakis-Katsikakis, A.; Margaroli, F.; Marino, C.; Martinez, M.; Martinez-Ballarin, R.; Mastrandrea, P.; Mathis, M.; Mattson, M. E.; Mazzanti, P.; Mcfarland, K. S.; Mcintyre, P.; Mcnulty, R.; Mehta, A.; Mehtala, P.; Menzione, A.; Mesropian, C.; Miao, T.; Mietlicki, D.; Mitra, A.; Miyake, H.; Moed, S.; Moggi, N.; Mondragon, M. N.; Moon, C. S.; Moore, R.; Morello, M. J.; Morlock, J.; Movilla Fernandez, P.; Mukherjee, A.; Muller, Th.; Murat, P.; Mussini, M.; Nachtman, J.; Nagai, Y.; Naganoma, J.; Nakano, I.; Napier, A.; Nett, J.; Neu, C.; Neubauer, M. S.; Nielsen, J.; Nodulman, L.; Norniella, O.; Nurse, E.; Oakes, L.; S. H., Oh; Y. D., Oh; Oksuzian, I.; Okusawa, T.; Orava, R.; Ortolan, L.; Pagan Griso, S.; Pagliarone, C.; Palencia, E.; Papadimitriou, V.; Paramonov, A. A.; Patrick, J.; Pauletta, G.; Paulini, M.; Paus, C.; Pellett, D. E.; Penzo, A.; Phillips, T. J.; Piacentino, G.; Pianori, E.; Pilot, J.; Pitts, K.; Plager, C.; Pondrom, L.; Potamianos, K.; Poukhov, O.; Prokoshin, F.; Pronko, A.; Ptohos, F.; Pueschel, E.; Punzi, G.; Pursley, J.; Rahaman, A.; Ramakrishnan, V.; Ranjan, N.; Redondo, I.; Renton, P.; Rescigno, M.; Rimondi, F.; Ristori, L.; Robson, A.; Rodrigo, T.; Rodriguez, T.; Rogers, E.; Rolli, S.; Roser, R.; Rossi, M.; Rubbo, F.; Ruffini, F.; Ruiz, A.; Russ, J.; Rusu, V.; Safonov, A.; Sakumoto, W. K.; Sakurai, Y.; Santi, L.; Sartori, L.; Sato, K.; Saveliev, V.; Savoy-Navarro, A.; Schlabach, P.; Schmidt, A.; Schmidt, E. E.; Schmidt, M. P.; Schmitt, M.; Schwarz, T.; Scodellaro, L.; Scribano, A.; Scuri, F.; Sedov, A.; Seidel, S.; Seiya, Y.; Semenov, A.; Sforza, F.; Sfyrla, A.; Shalhout, S. Z.; Shears, T.; Shepard, P. F.; Shimojima, M.; Shiraishi, S.; Shochet, M.; Shreyber, I.; Simonenko, A.; Sinervo, P.; Sissakian, A.; Sliwa, K.; Smith, J. R.; Snider, F. D.; Soha, A.; Somalwar, S.; Sorin, V.; Squillacioti, P.; Stancari, M.; Stanitzki, M.; t. Denis R., S; Stelzer, B.; Stelzer-Chilton, O.; Stentz, D.; Strologas, J.; Strycker, G. L.; Sudo, Y.; Sukhanov, A.; Suslov, I.; Takemasa, K.; Takeuchi, Y.; Tang, J.; Tecchio, M.; Teng, P. K.; Thom, J.; Thome, J.; Thompson, G. A.; Thomson, E.; Ttito-Guzman, P.; Tkaczyk, S.; Toback, D.; Tokar, S.; Tollefson, K.; Tomura, T.; Tonelli, D.; Torre, S.; Torretta, D.; Totaro, P.; Trovato, M.; Tu, Y.; Ukegawa, F.; Uozumi, S.; Varganov, A.; Vazquez, F.; Velev, G.; Vellidis, C.; Vidal, M.; Vila, I.; Vilar, R.; Vogel, M.; Volpi, G.; Wagner, P.; Wagner, R. L.; Wakisaka, T.; Wallny, R.; Wang, S. M.; Warburton, A.; Waters, D.; Weinberger, M.; Wester, W. C.; Whitehouse, B.; Whiteson, D.; Wicklund, A. B.; Wicklund, E.; Wilbur, S.; Wick, F.; Williams, H. H.; Wilson, J. S.; Wilson, P.; Winer, B. L.; Wittich, P.; Wolbers, S.; Wolfe, H.; Wright, T.; Wu, X.; Wu, Z.; Yamamoto, K.; Yamaoka, J.; Yang, T.; Yang, U. K.; Yang, Y. C.; Yao, W. -M.; Yeh, G. P.; Yi, K.; Yoh, J.; Yorita, K.; Yoshida, T.; G. B., Yu; Yu, I.; S. S., Yu; Yun, J. C.; Zanetti, A.; Zeng, Y.; Zucchelli, S.

doi:10.1103/PhysRevD.83.031104

The tt̄ spin correlation at production is a fundamental prediction of QCD and a potentially incisive test of new physics coupled to top quarks. We measure the tt̄ spin state in pp̄ collisions at √s=1.96TeV using 1001 candidate events in the lepton plus jets decay channel reconstructed in the CDF II detector. In the helicity basis, for a top-quark mass of 172.5GeV/c2, we find a spin correlation coefficient κ=0.60±0.50(stat)±0. 16(syst), consistent with the QCD prediction, κ 0.40. © 2011 American Physical Society.

Measurement of tt̄ spin correlation in pp̄ collisions using the CDF II detector at the Tevatron

Aaltonen T.;Alvarez Gonzalez B.;Amerio S.;Amidei D.;Anastassov A.;Annovi A.;Antos J.;Apollinari G.;Appel J. A.;Apresyan A.;Arisawa T.;Artikov A.;Asaadi J.;Ashmanskas W.;Auerbach B.;Aurisano A.;Azfar F.;Badgett W.;Barbaro-Galtieri A.;Barnes V. E.;Barnett B. A.;Barria P.;Bartos P.;Bauce M.;Bauer G.;Bedeschi F.;Beecher D.;Behari S.;Bellettini G.;Bellinger J.;Benjamin D.;Beretvas A.;Bhatti A.;Binkley M.;Bisello D.;Bizjak I.;Bland K. R.;Blumenfeld B.;Bocci A.;Bodek A.;Bortoletto D.;Boudreau J.;Boveia A.;Brau B.;Brigliadori L.;Brisuda A.;Bromberg C.;Brucken E.;Bucciantonio M.;Budagov J.;Budd H. S.;Budd S.;Burkett K.;Busetto G.;Bussey P.;Buzatu A.;Calancha C.;Camarda S.;Campanelli M.;Campbell M.;Canelli F.;Canepa A.;Carls B.;Carlsmith D.;Carosi R.;Carrillo S.;Carron S.;Casal B.;Casarsa M.;Castro A.;Catastini P.;Cauz D.;Cavaliere V.;Cavalli-Sforza M.;Cerri A.;Cerrito L.;Chen Y. C.;Chertok M.;Chiarelli G.;Chlachidze G.;Chlebana F.;Cho K.;Chokheli D.;Chou J. P.;Chung W. H.;Chung Y. S.;Ciobanu C. I.;Ciocci M. A.;Clark A.;Compostella G.;Convery M. E.;Conway J.;Corbo M.;Cordelli M.;Cox C. A.;Cox D. J.;Crescioli F.;Cuenca Almenar C.;Cuevas J.;Culbertson R.;Dagenhart D.;D'Ascenzo N.;Datta M.;De Barbaro P.;De Cecco S.;De Lorenzo G.;Dell'Orso M.;Deluca C.;Demortier L.;Deng J.;Deninno M.;Devoto F.;D'Errico M.;Di Canto A.;Di Ruzza B.;Dittmann J. R.;D'Onofrio M.;Donati S.;Dong P.;Dorigo M.;Dorigo T.;Ebina K.;Elagin A.;Eppig A.;Erbacher R.;Errede D.;Errede S.;Ershaidat N.;Eusebi R.;Fang H. C.;Farrington S.;Feindt M.;Fernandez J. P.;Ferrazza C.;Field R.;Flanagan G.;Forrest R.;Frank M. J.;Franklin M.;Freeman J. C.;Funakoshi Y.;Furic I.;Gallinaro M.;Galyardt J.;Garcia J. E.;Garfinkel A. F.;Garosi P.;Gerberich H.;Gerchtein E.;Giagu S.;Giakoumopoulou V.;Giannetti P.;Gibson K.;Ginsburg C. M.;Giokaris N.;Giromini P.;Giunta M.;Giurgiu G.;Glagolev V.;Glenzinski D.;Gold M.;Goldin D.;Goldschmidt N.;Golossanov A.;Gomez G.;Gomez-Ceballos G.;Goncharov M.;Gonzalez O.;Gorelov I.;Goshaw A. T.;Goulianos K.;Gresele A.;Grinstein S.;Grosso-Pilcher C.;Group R. C.;Guimaraes Da Costa J.;Gunay-Unalan Z.;Haber C.;Hahn S. R.;Halkiadakis E.;Hamaguchi A.;Han J. Y.;Happacher F.;Hara K.;Hare D.;Hare M.;Harr R. F.;Hatakeyama K.;Hays C.;Heck M.;Heinrich J.;Herndon M.;Hewamanage S.;Hidas D.;Hocker A.;Hopkins W.;Horn D.;Hou S.;Hughes R. E.;Hurwitz M.;Husemann U.;Hussain N.;Hussein M.;Huston J.;Introzzi G.;Iori M.;Ivanov A.;James E.;Jang D.;Jayatilaka B.;Jeon E. J.;Jha M. K.;Jindariani S.;Johnson W.;Jones M.;Joo K. K.;Jun S. Y.;Junk T. R.;Kamon T.;Karchin P. E.;Kato Y.;Ketchum W.;Keung J.;Khotilovich V.;Kilminster B.;Kim D. H.;Kim H. S.;Kim H. W.;Kim J. E.;Kim M. J.;Kim S. B.;Kim S. H.;Kim Y. K.;Kimura N.;Kirby M.;Klimenko S.;Kondo K.;Kong D. J.;Konigsberg J.;Kotwal A. V.;Kreps M.;Kroll J.;Krop D.;Krumnack N.;Kruse M.;Krutelyov V.;Kuhr T.;Kurata M.;Kwang S.;Laasanen A. T.;Lami S.;Lammel S.;Lancaster M.;Lander R. L.;Lannon K.;Lath A.;Latino G.;Lazzizzera I.;Lecompte T.;Lee E.;Lee H. S.;Lee J. S.;Lee S. W.;Leo S.;Leone S.;Lewis J. D.;Lin C. -J.;Linacre J.;Lindgren M.;Lipeles E.;Lister A.;Litvintsev D. O.;Liu C.;Liu Q.;Liu T.;Lockwitz S.;Lockyer N. S.;Loginov A.;Lucchesi D.;Lueck J.;Lujan P.;Lukens P.;Lungu G.;Lys J.;Lysak R.;Madrak R.;Maeshima K.;Makhoul K.;Maksimovic P.;Malik S.;Manca G.;Manousakis-Katsikakis A.;Margaroli F.;Marino C.;Martinez M.;Martinez-Ballarin R.;Mastrandrea P.;Mathis M.;Mattson M. E.;Mazzanti P.;McFarland K. S.;McIntyre P.;McNulty R.;Mehta A.;Mehtala P.;Menzione A.;Mesropian C.;Miao T.;Mietlicki D.;Mitra A.;Miyake H.;Moed S.;Moggi N.;Mondragon M. N.;Moon C. S.;Moore R.;Morello M. J.;Morlock J.;Movilla Fernandez P.;Mukherjee A.;Muller Th.;Murat P.;Mussini M.;Nachtman J.;Nagai Y.;Naganoma J.;Nakano I.;Napier A.;Nett J.;Neu C.;Neubauer M. S.;Nielsen J.;Nodulman L.;Norniella O.;Nurse E.;Oakes L.;Oh S. H.;Oh Y. D.;Oksuzian I.;Okusawa T.;Orava R.;Ortolan L.;Pagan Griso S.;Pagliarone C.;Palencia E.;Papadimitriou V.;Paramonov A. A.;Patrick J.;Pauletta G.;Paulini M.;Paus C.;Pellett D. E.;Penzo A.;Phillips T. J.;Piacentino G.;Pianori E.;Pilot J.;Pitts K.;Plager C.;Pondrom L.;Potamianos K.;Poukhov O.;Prokoshin F.;Pronko A.;Ptohos F.;Pueschel E.;Punzi G.;Pursley J.;Rahaman A.;Ramakrishnan V.;Ranjan N.;Redondo I.;Renton P.;Rescigno M.;Rimondi F.;Ristori L.;Robson A.;Rodrigo T.;Rodriguez T.;Rogers E.;Rolli S.;Roser R.;Rossi M.;Rubbo F.;Ruffini F.;Ruiz A.;Russ J.;Rusu V.;Safonov A.;Sakumoto W. K.;Sakurai Y.;Santi L.;Sartori L.;Sato K.;Saveliev V.;Savoy-Navarro A.;Schlabach P.;Schmidt A.;Schmidt E. E.;Schmidt M. P.;Schmitt M.;Schwarz T.;Scodellaro L.;Scribano A.;Scuri F.;Sedov A.;Seidel S.;Seiya Y.;Semenov A.;Sforza F.;Sfyrla A.;Shalhout S. Z.;Shears T.;Shepard P. F.;Shimojima M.;Shiraishi S.;Shochet M.;Shreyber I.;Simonenko A.;Sinervo P.;Sissakian A.;Sliwa K.;Smith J. R.;Snider F. D.;Soha A.;Somalwar S.;Sorin V.;Squillacioti P.;Stancari M.;Stanitzki M.;St. Denis R.;Stelzer B.;Stelzer-Chilton O.;Stentz D.;Strologas J.;Strycker G. L.;Sudo Y.;Sukhanov A.;Suslov I.;Takemasa K.;Takeuchi Y.;Tang J.;Tecchio M.;Teng P. K.;Thom J.;Thome J.;Thompson G. A.;Thomson E.;Ttito-Guzman P.;Tkaczyk S.;Toback D.;Tokar S.;Tollefson K.;Tomura T.;Tonelli D.;Torre S.;Torretta D.;Totaro P.;Trovato M.;Tu Y.;Ukegawa F.;Uozumi S.;Varganov A.;Vazquez F.;Velev G.;Vellidis C.;Vidal M.;Vila I.;Vilar R.;Vogel M.;Volpi G.;Wagner P.;Wagner R. L.;Wakisaka T.;Wallny R.;Wang S. M.;Warburton A.;Waters D.;Weinberger M.;Wester W. C.;Whitehouse B.;Whiteson D.;Wicklund A. B.;Wicklund E.;Wilbur S.;Wick F.;Williams H. H.;Wilson J. S.;Wilson P.;Winer B. L.;Wittich P.;Wolbers S.;Wolfe H.;Wright T.;Wu X.;Wu Z.;Yamamoto K.;Yamaoka J.;Yang T.;Yang U. K.;Yang Y. C.;Yao W. -M.;Yeh G. P.;Yi K.;Yoh J.;Yorita K.;Yoshida T.;Yu G. B.;Yu I.;Yu S. S.;Yun J. C.;Zanetti A.;Zeng Y.;Zucchelli S.

2011-01-01

Abstract

The tt̄ spin correlation at production is a fundamental prediction of QCD and a potentially incisive test of new physics coupled to top quarks. We measure the tt̄ spin state in pp̄ collisions at √s=1.96TeV using 1001 candidate events in the lepton plus jets decay channel reconstructed in the CDF II detector. In the helicity basis, for a top-quark mass of 172.5GeV/c2, we find a spin correlation coefficient κ=0.60±0.50(stat)±0. 16(syst), consistent with the QCD prediction, κ 0.40. © 2011 American Physical Society.