We present NNPDF3.0, the first set of parton distribution functions (PDFs) determined with a methodology validated by a closure test. NNPDF3.0 uses a global dataset including HERA-II deep-inelastic inclusive cross-sections, the combined HERA charm data, jet production from ATLAS and CMS, vector boson rapidity and transverse momentum distributions from ATLAS, CMS and LHCb, W +c data from CMS and top quark pair production total cross sections from ATLAS and CMS. Results are based on LO, NLO and NNLO QCD theory and also include electroweak corrections. To validate our methodology, we show that PDFs determined from pseudo-data generated from a known underlying law correctly reproduce the statistical distributions expected on the basis of the assumed experimental uncertainties. This closure test ensures that our methodological uncertainties are negligible in comparison to the generic theoretical and experimental uncertainties of PDF determination. This enables us to determine with confidence PDFs at different perturbative orders and using a variety of experimental datasets ranging from HERA-only up to a global set including the latest LHC results, all using precisely the same validated methodology. We explore some of the phenomenological implications of our results for the upcoming 13 TeV Run of the LHC, in particular for Higgs production cross-sections.

We present a new set of parton distributions, NNPDF3.1, which updates NNPDF3.0, the first global set of PDFs determined using a methodology validated by a closure test. The update is motivated by recent progress in methodology and available data, and involves both. On the methodological side, we now parametrize and determine the charm PDF alongside the light quarks and gluon ones, thereby increasing from seven to eight the number of independent PDFs. On the data side, we now include the D0 electron and muon W asymmetries from the final Tevatron dataset, the complete LHCb measurements of W and Z production in the forward region at 7 and 8 TeV, and new ATLAS and CMS measurements of inclusive jet and electroweak boson production. We also include for the first time top-quark pair differential distributions and the transverse momentum of the Z bosons from ATLAS and CMS. We investigate the impact of parametrizing charm and provide evidence that the accuracy and stability of the PDFs are thereby improved. We study the impact of the new data by producing a variety of determinations based on reduced datasets. We find that both improvements have a significant impact on the PDFs, with some substantial reductions in uncertainties, but with the new PDFs generally in agreement with the previous set at the one sigma level. The most significant changes are seen in the light-quark flavor separation, and in increased precision in the determination of the gluon. We explore the implications of NNPDF3.1 for LHC phenomenology at Run II, compare with recent LHC measurements at 13 TeV, provide updated predictions for Higgs production cross-sections and discuss the strangeness and charm content of the proton in light of our improved dataset and methodology. The NNPDF3.1 PDFs are delivered for the first time both as Hessian sets, and as optimized Monte Carlo sets with a compressed number of replicas.

The physics programme and the design are described of a new collider for particle and nuclear physics, the Large Hadron Electron Collider (LHeC), in which a newly built electron beam of 60 GeV, to possibly 140 GeV, energy collides with the intense hadron beams of the LHC. Compared to the first ep collider, HERA, the kinematic range covered is extended by a factor of twenty in the negative four-momentum squared, Q2, and in the inverse Bjorken x, while with the design luminosity of 1033 cm-2 s-1 the LHeC is projected to exceed the integrated HERA luminosity by two orders of magnitude. The physics programme is devoted to an exploration of the energy frontier, complementing the LHC and its discovery potential for physics beyond the Standard Model with high precision deep inelastic scattering measurements. These are designed to investigate a variety of fundamental questions in strong and electroweak interactions. The LHeC thus continues the path of deep inelastic scattering (DIS) into unknown areas of physics and kinematics. The physics programme also includes electron-deuteron and electron-ion scattering in a (Q21/x) range extended by four orders of magnitude as compared to previous lepton-nucleus DIS experiments for novel investigations of neutron's and nuclear structure, the initial conditions of Quark-Gluon Plasma formation and further quantum chromodynamic phenomena. The LHeC may be realised either as a ring-ring or as a linac-ring collider. Optics and beam dynamics studies are presented for both versions, along with technical design considerations on the interaction region, magnets including new dipole prototypes, cryogenics, RF, and further components. A design study is also presented of a detector suitable to perform high precision DIS measurements in a wide range of acceptance using state-of-the art detector technology, which is modular and of limited size enabling its fast installation. The detector includes tagging devices for electron, photon, proton and neutron detection near to the beam pipe. Civil engineering and installation studies are presented for the accelerator and the detector. The LHeC can be built within a decade and thus be operated while the LHC runs in its high-luminosity phase. It so represents a major opportunity for progress in particle physics exploiting the investment made in the LHC.

We present a set of parton distribution functions (PDFs), based on the NNPDF2.3 set, which includes a photon PDF, and QED contributions to parton evolution. We describe the implementation of the combined QCD+QED evolution in the NNPDF framework. We then provide a first determination of the full set of PDFs based on deep-inelastic scattering data and LHC data for W and Z/γ⁎ Drell–Yan production, using leading-order QED and NLO or NNLO QCD. We compare the ensuing NNPDF2.3QED PDF set to the older MRST2004QED set. We perform a preliminary investigation of the phenomenological implications of NNPDF2.3QED: specifically, photon-induced corrections to direct photon production at HERA, and high-mass dilepton and W pair production at the LHC.

We present a determination of the parton distributions of the nucleon from a global set of hard scattering data using the NNPDF methodology: NNPDF2.0. Experimental data include deep-inelastic scattering with the combined HERA-I dataset, fixed target Drell-Yan production, collider weak boson production and inclusive jet production. Next-to-leading order QCD is used throughout without resorting to K-factors. We present and utilize an improved fast algorithm for the solution of evolution equations and the computation of general hadronic processes. We introduce improved techniques for the training of the neural networks which are used as parton parametrization, and we use a novel approach for the proper treatment of normalization uncertainties. We assess quantitatively the impact of individual datasets on PDFs. We find very good consistency of all datasets with each other and with NLO QCD, with no evidence of tension between datasets. Some PDF combinations relevant for LHC observables turn out to be determined rather more accurately than in any other parton fit.

This paper describes the physics case for a new fixed target facility at CERN SPS. The SHiP (search for hidden particles) experiment is intended to hunt for new physics in the largely unexplored domain of very weakly interacting particles with masses below the Fermi scale, inaccessible to the LHC experiments, and to study tau neutrino physics. The same proton beam setup can be used later to look for decays of tau-leptons with lepton flavour number non-conservation, and to search for weakly-interacting sub-GeV dark matter candidates. We discuss the evidence for physics beyond the standard model and describe interactions between new particles and four different portals—scalars, vectors, fermions or axion-like particles. We discuss motivations for different models, manifesting themselves via these interactions, and how they can be probed with the SHiP experiment and present several case studies. The prospects to search for relatively light SUSY and composite particles at SHiP are also discussed. We demonstrate that the SHiP experiment has a unique potential to discover new physics and can directly probe a number of solutions of beyond the standard model puzzles, such as neutrino masses, baryon asymmetry of the Universe, dark matter, and inflation.

We present a determination of the parton distributions of the nucleon from a global set of hard scattering data using the NNPDF methodology including heavy quark mass effects: NNPDF2.1. In comparison to the previous NNPDF2.0 parton determination, the dataset is enlarged to include deep-inelastic charm structure function data. We implement the FONLL-A general-mass scheme in the FastKernel framework and assess its accuracy by comparison to the Les Houches heavy quark benchmarks. We discuss the impact on parton distributions of the treatment of the heavy quark masses, and we provide a determination of the uncertainty in the parton distributions due to uncertainty in the masses. We assess the impact of these uncertainties on LHC observables by providing parton sets with different values of the charm and bottom quark masses. Finally, we construct and discuss parton sets with a fixed number of flavors.

HERAFitter is an open-source package that provides a framework for the determination of the parton distribution functions (PDFs) of the proton and for many different kinds of analyses in Quantum Chromodynamics (QCD). It encodes results from a wide range of experimental measurements in lepton–proton deep inelastic scattering and proton–proton (proton–antiproton) collisions at hadron colliders. These are complemented with a variety of theoretical options for calculating PDF-dependent cross section predictions corresponding to the measurements. The framework covers a large number of the existing methods and schemes used for PDF determination. The data and theoretical predictions are brought together through numerous methodological options for carrying out PDF fits and plotting tools to help to visualise the results. While primarily based on the approach of collinear factorisation, HERAFitter also provides facilities for fits of dipole models and transverse-momentum dependent PDFs. The package can be used to study the impact of new precise measurements from hadron colliders. This paper describes the general structure of HERAFitter and its wide choice of options.

The "standard" model of cosmology is founded on the basis that the expansion rate of the universe is accelerating at present --- as was inferred originally from the Hubble diagram of Type Ia supernovae. There exists now a much bigger database of supernovae so we can perform rigorous statistical tests to check whether these "standardisable candles" indeed indicate cosmic acceleration. Taking account of the empirical procedure by which corrections are made to their absolute magnitudes to allow for the varying shape of the light curve and extinction by dust, we find, rather surprisingly, that the data are still quite consistent with a constant rate of expansion.