The production of W boson pairs in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s}=8 $$ TeV is studied using data corresponding to 20.3 fb−1 of integrated luminosity collected by the ATLAS detector during 2012 at the CERN Large Hadron Collider. The W bosons are reconstructed using their leptonic decays into electrons or muons and neutrinos. Events with reconstructed jets are not included in the candidate event sample. A total of 6636 WW candidate events are observed. Measurements are performed in fiducial regions closely approximating the detector acceptance. The integrated measurement is corrected for all acceptance effects and for the W branching fractions to leptons in order to obtain the total WW production cross section, which is found to be 71.1 ± 1.1(stat) − 5.0 + 5.7 (syst) ± 1.4(lumi) pb. This agrees with the next-to-next-to-leading-order Standard Model prediction of 63. 2 − 1.4 + 1.6 (scale) ± 1.2(PDF) pb. Fiducial differential cross sections are measured as a function of each of six kinematic variables. The distribution of the transverse momentum of the leading lepton is used to set limits on anomalous triple-gauge-boson couplings.

A bstract A search for supersymmetry involving the pair production of gluinos decaying via third-generation squarks into the lightest neutralino $$ \left({\tilde{\chi}}_1^0\right) $$  χ ˜ 1 0  is reported. It uses LHC proton-proton collision data at a centre-of-mass energy $$ \sqrt{s}=13 $$  s  = 13 TeV with an integrated luminosity of 36.1 fb −1 collected with the ATLAS detector in 2015 and 2016. The search is performed in events containing large missing transverse momentum and several energetic jets, at least three of which must be identified as originating from b -quarks. To increase the sensitivity, the sample is divided into subsamples based on the presence or absence of electrons or muons. No excess is found above the predicted background. For $$ {\tilde{\chi}}_1^0 $$ χ ˜ 1 0 masses below approximately 300 GeV, gluino masses of less than 1.97 (1.92) TeV are excluded at 95% confidence level in simplified models involving the pair production of gluinos that decay via top (bottom) squarks. An interpretation of the limits in terms of the branching ratios of the gluinos into third-generation squarks is also provided. These results improve upon the exclusion limits obtained with the 3.2 fb −1 of data collected in 2015.

Abstract We estimate the efficiency of mitigating the lensing B -mode polarization, the so-called delensing, for the LiteBIRD experiment with multiple external data sets of lensing-mass tracers. The current best bound on the tensor-to-scalar ratio, r , is limited by lensing rather than Galactic foregrounds. Delensing will be a critical step to improve sensitivity to r as measurements of r become more and more limited by lensing. In this paper, we extend the analysis of the recent LiteBIRD forecast paper to include multiple mass tracers, i.e., the CMB lensing maps from LiteBIRD and CMB-S4-like experiment, cosmic infrared background, and galaxy number density from Euclid - and LSST-like survey. We find that multi-tracer delensing will further improve the constraint on r by about 20%. In LiteBIRD , the residual Galactic foregrounds also significantly contribute to uncertainties of the B -modes, and delensing becomes more important if the residual foregrounds are further reduced by an improved component separation method.

Abstract We explore the capability of measuring lensing signals in LiteBIRD full-sky polarization maps. With a 30 arcmin beam width and an impressively low polarization noise of 2.16 μ K-arcmin, LiteBIRD will be able to measure the full-sky polarization of the cosmic microwave background (CMB) very precisely. This unique sensitivity also enables the reconstruction of a nearly full-sky lensing map using only polarization data, even considering its limited capability to capture small-scale CMB anisotropies. In this paper, we investigate the ability to construct a full-sky lensing measurement in the presence of Galactic foregrounds, finding that several possible biases from Galactic foregrounds should be negligible after component separation by harmonic-space internal linear combination. We find that the signal-to-noise ratio of the lensing is approximately 40 using only polarization data measured over 80% of the sky. This achievement is comparable to Planck 's recent lensing measurement with both temperature and polarization and represents a four-fold improvement over Planck 's polarization-only lensing measurement. The LiteBIRD lensing map will complement the Planck lensing map and provide several opportunities for cross-correlation science, especially in the northern hemisphere.

Abstract We present detailed forecasts for the constraints on the characteristics of primordial magnetic fields (PMFs) generated prior to recombination that will be obtained with the LiteBIRD satellite. The constraints are driven by some of the main physical effects of PMFs on the CMB anisotropies: the gravitational effects of magnetically-induced perturbations; the effects on the thermal and ionization history of the Universe; the Faraday rotation imprint on the CMB polarization spectra; and the non-Gaussianities induced in polarization anisotropies. LiteBIRD represents a sensitive probe for PMFs. We explore different levels of complexity, for LiteBIRD data and PMF configurations, accounting for possible degeneracies with primordial gravitational waves from inflation. By exploiting all the physical effects, LiteBIRD will be able to improve the current limit on PMFs at intermediate and large scales coming from Planck . In particular, thanks to its accurate B -mode polarization measurement, LiteBIRD will improve the constraints on infrared configurations for the gravitational effect, giving B n B =-2.9 1 Mpc < 0.8 nG at 95% C.L., potentially opening the possibility to detect nanogauss fields with high significance. We also observe a significant improvement in the limits when marginalized over the spectral index, B n B marg 1 Mpc < 2.2 nG at 95 % C.L. From the thermal history effect, which relies mainly on E-mode polarization data, we obtain a significant improvement for all PMF configurations, with the marginalized case, √⟨ B 2 ⟩ marg <0.50 nG at 95 % C.L. Faraday rotation constraints will take advantage of the wide frequency coverage of LiteBIRD and the high sensitivity in B modes, improving the limits by orders of magnitude with respect to current results, B n B =-2.9 1 Mpc < 3.2 nG at 95 % C.L. Finally, non-Gaussianities of the B-mode polarization can probe PMFs at the level of 1 nG, again significantly improving the current bounds from Planck . Altogether our forecasts represent a broad collection of complementary probes based on widely tested methodologies, providing conservative limits on PMF characteristics that will be achieved with the LiteBIRD satellite.

Abstract We present a study of the impact of a beam far side-lobe lack of knowledge on the measurement of the Cosmic Microwave Background B -mode signal at large scale. Beam far side-lobes induce a mismatch in the transfer function of Galactic foregrounds between the dipole and higher multipoles which degrads the performances of component separation methods. This leads to foreground residuals in the CMB map. It is expected to be one of the main source of systematic effects in future CMB polarization observations. Thus, it becomes crucial for all-sky survey missions to take into account the interplays between beam systematic effects and all the data analysis steps. LiteBIRD is the ISAS/JAXA second strategic large-class satellite mission and is dedicated to target the measurement of CMB primordial B modes by reaching a sensitivity on the tensor-to-scalar ratio r of σ ( r ) ≤ 10 -3 assuming r = 0. The primary goal of this paper is to provide the methodology and develop the framework to carry out the end-to-end study of beam far side-lobe effects for a space-borne CMB experiment. We introduce uncertainties in the beam model, and propagate the beam effects through all the steps of the analysis pipeline, most importantly including component separation, up to the cosmological results in the form of a bias δr . As a demonstration of our framework, we derive requirements on the calibration and modeling for the LiteBIRD 's beams under given assumptions on design, simulation, component separation method and allocated error budget. In particular, we assume a parametric method of component separation with no mitigation of the far side-lobes effect at any stage of the analysis pipeline. We show that δr is mostly due to the integrated fractional power difference between the estimated beams and the true beams in the far side-lobes region, with little dependence on the actual shape of the beams, for low enough δr . Under our set of assumptions, in particular considering the specific foreground cleaning method we used, we find that the integrated fractional power in the far side-lobes should be known at the level of ∼ 10 -4 , to achieve the required limit on the bias δr < 1.9 × 10 -5 . The framework and tools developed for this study can be easily adapted to provide requirements under different design, data analysis frameworks and for other future space-borne experiments, such as PICO or CMB-Bharat. We further discuss the limitations of this framework and potential extensions to circumvent them.

Abstract We developed a stepping motor working in a cryogenic environment with minimal heat dissipation from it. While a cryogenic motor is commercially available, a user must prepare a cryogenic environment that can tolerate a large heat dump during the operation. We modified a commercial stepping motor (TAMAGAWA SEIKI CO., LTD) for room temperature usage. The components of the motor were replaced from a conventional electromagnetic wire to 6N high-purity copper and from aluminium chassis to a glass-fibre resign epoxy chassis. The former reduces the Joule heat, and the latter reduces the eddy current. In addition, the bearings have been replaced with ones with a dry lubricant. An iron yoke, a stack of iron core plates, is already introduced in the commercial motor to reduce an eddy current loss, and this was kept from the commercial design. The preliminary experiment was conducted at the temperature of 15 K using a GM cryocooler to estimate the heat dissipation on the motor. The results show that the electrical resistance of the high-purity copper wire at 15 K is 1950 times lower than at room temperature. We measured the total heat dissipation of the motor with the high-purity copper coils and compared it to the conventional one. The measured heat dissipation was reduced by about 40% when the motor rotation speed was 2.25 rpm. The Joule loss of the motor with a high-purity copper wire was about 20 times smaller than the conventional motor due to the reduction of the wire resistance. We also identified that the remaining heat dissipation is dominated by the component proportional to the rotational frequency, i.e., hysteresis or static friction from the bearing. This development was motivated by using a cryogenic stepping motor in a cryogenics space mission with limited active and passive cooling power.

We present the development of a breadboard model achromatic half-wave plate (AHWP) for the LiteBIRD Low-Frequency Telescope (LFT). LiteBIRD is a JAXA-led strategic L-class satellite mission to probe the cosmic microwave background polarization. The breadboard model (BBM) polarization modulator unit (PMU) of the LFT uses an AHWP, which achieves an observational frequency coverage 34-161 GHz using a five-layer sapphire stack with a diameter of 330 mm based on the Pancharatnam recipe. The sub-wavelength structures on both end surfaces mitigate the reflection over broadband frequencies. The designed single sapphire plate thickness is 4.95 mm, with a corresponding half-wave shift center frequency of 97.5 GHz. We use hydro-catalysis bonding to glue the sapphire surfaces and assemble the five-layer AHWP. The AHWP is successfully assembled and measured. The transmittance and polarization properties are consistent with the theoretical prediction that neglects the effect of the bonding interfaces. In this work, we present the AHWP design, the assembly process, and the polarimetric characterization. We also discuss the path-forward for this BBM AHWP including the cryogenic and vibrational tests, and the development plan for the flight-size engineering model.

The ability of animals to process dynamic sensory information facilitates foraging in an ever changing environment. However, molecular and neural mechanisms underlying such ability remain elusive. The ClC anion channels/transporters play a pivotal role in cellular ion homeostasis across all phlya. Here we find a ClC chloride channel is involved in salt concentration chemotaxis of C. elegans . Genetic screening identified two altered-function mutations of clh-1 that disrupt experience-dependent salt chemotaxis. Using genetically encoded fluorescent sensors, we demonstrate that CLH-1 contributes to regulation of chloride and calcium dynamics of salt-sensing neuron, ASER. The mutant CLH-1 reduced responsiveness of ASER to salt stimuli in terms of both temporal resolution and intensity, which could disrupt navigation strategies for approaching preferred salt concentration. Furthermore, other ClC genes appeared to act redundantly in salt chemotaxis. These findings provide insights into the regulatory mechanism of neuronal responsivity by ClCs that contribute to modulation of navigation behavior.