The coherent elastic scattering of neutrinos off nuclei has eluded detection for four decades, even though its predicted cross section is by far the largest of all low-energy neutrino couplings. This mode of interaction offers new opportunities to study neutrino properties and leads to a miniaturization of detector size, with potential technological applications. We observed this process at a 6.7σ confidence level, using a low-background, 14.6-kilogram CsI[Na] scintillator exposed to the neutrino emissions from the Spallation Neutron Source at Oak Ridge National Laboratory. Characteristic signatures in energy and time, predicted by the standard model for this process, were observed in high signal-to-background conditions. Improved constraints on nonstandard neutrino interactions with quarks are derived from this initial data set.

We report the first measurement of the $\tau$ lepton polarization $P_\tau(D^*)$ in the decay $\bar{B} \rightarrow D^* \tau^- \bar{\nu}_\tau$ as well as a new measurement of the ratio of the branching fractions $R(D^{*}) = \mathcal{B}(\bar {B} \rightarrow D^* \tau^- \bar{\nu}_\tau) / \mathcal{B}(\bar{B} \rightarrow D^* \ell^- \bar{\nu}_\ell)$, where $\ell^-$ denotes an electron or a muon, and the $\tau$ is reconstructed in the modes $\tau^- \rightarrow \pi^- \nu_\tau$ and $\tau^- \rightarrow \rho^- \nu_\tau$. We use the full data sample of $772 \times 10^6$ $B{\bar B}$ pairs recorded with the Belle detector at the KEKB electron-positron collider. Our results, $P_\tau(D^*) = -0.38 \pm 0.51 {\rm (stat.)} ^{+0.21}_{-0.16} {\rm (syst.)}$ and $R(D^*) = 0.270 \pm 0.035{\rm (stat.)} ^{+0.028}_{-0.025}{\rm (syst.)}$, are consistent with the theoretical predictions of the Standard Model.

A bstract Measurements of the production of jets of particles in association with a Z boson in pp collisions at $ \sqrt{s}=7 $ TeV are presented, using data corresponding to an integrated luminosity of 4.6 fb −1 collected by the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider. Inclusive and differential jet cross sections in Z events, with Z decaying into electron or muon pairs, are measured for jets with transverse momentum p T > 30 GeV and rapidity | y | < 4 . 4. The results are compared to next-to-leading-order perturbative QCD calculations, and to predictions from different Monte Carlo generators based on leading-order and next-to-leading-order matrix elements supplemented by parton showers.

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.

Higgsinos with masses near the electroweak scale can solve the hierarchy problem and provide a dark matter candidate, while detecting them at the LHC remains challenging if their mass splitting is O(1  GeV). This Letter presents a novel search for nearly mass-degenerate Higgsinos in events with an energetic jet, missing transverse momentum, and a low-momentum track with a significant transverse impact parameter using 140  fb−1 of proton-proton collision data at s=13  TeV collected by the ATLAS experiment. For the first time since LEP, a range of mass splittings between the lightest charged and neutral Higgsinos from 0.3 to 0.9 GeV is excluded at 95% confidence level, with a maximum reach of approximately 170 GeV in the Higgsino mass. © 2024 CERN, for the ATLAS Collaboration 2024 CERN

We report a measurement of exclusive J/ψ and ψ(2s) photoproduction in Au+Au ultraperipheral collisions at sqrt[s_{NN}]=200 GeV using the STAR detector. For the first time, (i) the ψ(2s) photoproduction in midrapidity at the Relativistic Heavy-Ion Collider has been experimentally measured; (ii) nuclear suppression factors are measured for both the coherent and incoherent J/ψ production. At average photon-nucleon center-of-mass energy of 25.0 GeV, the coherent and incoherent J/ψ cross sections of Au nuclei are found to be 71±10% and 36±7%, respectively, of that of free protons. The stronger suppression observed in the incoherent production provides a new experimental handle to study the initial-state parton density in heavy nuclei. Data are compared with theoretical models quantitatively.

Measurements of exclusive $J/\ensuremath{\psi}, \ensuremath{\psi}(2s)$, and electron-positron (${e}^{+}{e}^{\ensuremath{-}}$) pair photoproduction in $\mathrm{Au}+\mathrm{Au}$ ultraperipheral collisions are reported by the STAR experiment at $\sqrt{{s}_{{}_{\mathrm{NN}}}}=200\phantom{\rule{4pt}{0ex}}\mathrm{GeV}$. We report several first measurements at the BNL Relativistic Heavy Ion Collider, which are (i) $J/\ensuremath{\psi}$ photoproduction with large momentum transfer up to ${2.2\phantom{\rule{4pt}{0ex}}(\mathrm{GeV}/c)}^{2}$, (ii) coherent $J/\ensuremath{\psi}$ photoproduction associated with neutron emissions from nuclear breakup, (iii) the rapidity dependence of incoherent $J/\ensuremath{\psi}$ photoproduction, (iv) the $\ensuremath{\psi}(2s)$ photoproduction cross section at midrapidity, and (v) ${e}^{+}{e}^{\ensuremath{-}}$ pair photoproduction up to high invariant mass of $6\phantom{\rule{4pt}{0ex}}\mathrm{GeV}/{c}^{2}$. For measurement (ii), the coherent $J/\ensuremath{\psi}$ total cross section of $\ensuremath{\gamma}+\mathrm{Au}\ensuremath{\rightarrow}\mathrm{J}/\ensuremath{\psi}+\mathrm{Au}$ as a function of the center-of-mass energy ${W}_{\ensuremath{\gamma}N}$ has been obtained without photon energy ambiguities. The data are quantitatively compared with the Monte Carlo models STARlight, Sartre, BeAGLE, and theoretical calculations of gluon saturation with color glass condensate, nuclear shadowing with leading twist approximation, quantum electrodynamics, and the next-to-leading-order perturbative QCD. At the photon-nucleon center-of-mass energy of 25.0 GeV, the coherent and incoherent $J/\ensuremath{\psi}$ cross sections of Au nuclei are found to be $71%\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}10%$ and $36%\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}7%$, respectively, of that of free protons. These data provide an important experimental constraint for nuclear parton distribution functions and a unique opportunity to advance the understanding of the nuclear modification effect at the top RHIC energy.

Measurements of the substructure of top-quark jets are presented, using 140  fb−1 of 13 TeV pp collision data recorded with the ATLAS detector at the LHC. Top-quark jets reconstructed with the anti-kt algorithm with a radius parameter R=1.0 are selected in top-quark pair (tt¯) events where one top quark decays semileptonically and the other hadronically, or where both top quarks decay hadronically. The top-quark jets are required to have transverse momentum pT>350  GeV, yielding large samples of data events with jet pT values between 350 and 600 GeV. One- and two-dimensional differential cross sections for eight substructure variables, defined using only the charged components of the jets, are measured in a particle-level phase space by correcting for the smearing and acceptance effects induced by the detector. The differential cross sections are compared with the predictions of several Monte Carlo simulations in which top-quark pair-production quantum chromodynamic matrix-element calculations at next-to-leading-order precision in the strong coupling constant αS are passed to leading-order parton shower and hadronization generators. The Monte Carlo predictions for measures of the broadness, and also the two-body structure, of the top-quark jets are found to be in good agreement with the measurements, while variables sensitive to the three-body structure of the top-quark jets exhibit some tension with the measured distributions. © 2024 CERN, for the ATLAS Collaboration 2024 CERN

This paper presents a search for pair production of higgsinos, the supersymmetric partners of the Higgs bosons, in scenarios with gauge-mediated supersymmetry breaking. Each higgsino is assumed to decay into a Higgs boson and a nearly massless gravitino. The search targets events where each Higgs boson decays into bb¯, leading to a reconstructed final state with at least three energetic b-jets and missing transverse momentum. Two complementary analysis channels are used, with each channel specifically targeting either low or high values of the higgsino mass. The low-mass (high-mass) channel exploits 126 (139)  fb−1 of s=13  TeV data collected by the ATLAS detector during Run 2 of the Large Hadron Collider. No significant excess above the Standard Model prediction is found. At 95% confidence level, masses between 130 GeV and 940 GeV are excluded for higgsinos decaying exclusively into Higgs bosons and gravitinos. Exclusion limits as a function of the higgsino decay branching ratio to a Higgs boson are also reported. © 2024 CERN, for the ATLAS Collaboration 2024 CERN

Abstract The ATLAS trigger system is a crucial component of the ATLAS experiment at the LHC. It is responsible for selecting events in line with the ATLAS physics programme. This paper presents an overview of the changes to the trigger and data acquisition system during the second long shutdown of the LHC, and shows the performance of the trigger system and its components in the proton-proton collisions during the 2022 commissioning period as well as its expected performance in proton-proton and heavy-ion collisions for the remainder of the third LHC data-taking period (2022–2025).