Measurement of the W boson mass

LHCb collaboration, R. Aaij, A. S. W. Abdelmotteleb, C. Abellán Beteta, T. Ackernley, B. Adeva, M. Adinolfi, H. Afsharnia, C. Agapopoulou, C. A. Aidala, S. Aiola, Z. Ajaltouni, S. Akar, J. Albrecht, F. Alessio, M. Alexander, A. Alfonso Albero, Z. Aliouche, G. Alkhazov, P. Alvarez Cartelle, S. Amato, J. L. Amey, Y. Amhis, L. An, L. Anderlini, A. Andreianov, M. Andreotti, F. Archilli, A. Artamonov, M. Artuso, K. Arzymatov, E. Aslanides, M. Atzeni, B. Audurier, S. Bachmann, M. Bachmayer, J. J. Back, P. Baladron Rodriguez, V. Balagura, W. Baldini, J. Baptista Leite, M. Barbetti, R. J. Barlow, S. Barsuk, W. Barter, M. Bartolini, F. Baryshnikov, J. M. Basels, S. Bashir, G. Bassi, B. Batsukh, A. Battig, A. Bay, A. Beck, M. Becker, F. Bedeschi, I. Bediaga, A. Beiter, V. Belavin, S. Belin, V. Bellee, K. Belous, I. Belov, I. Belyaev, G. Bencivenni, E. Ben-Haim, A. Berezhnoy, R. Bernet, D. Berninghoff, H. C. Bernstein, C. Bertella, A. Bertolin, C. Betancourt, F. Betti, Ia. Bezshyiko, S. Bhasin, J. Bhom, L. Bian, M. S. Bieker, S. Bifani, P. Billoir, M. Birch, F. C. R. Bishop, A. Bitadze, A. Bizzeti, M. Bjørn, M. P. Blago, T. Blake, F. Blanc, S. Blusk, D. Bobulska, J. A. Boelhauve, O. Boente Garcia, T. Boettcher, A. Boldyrev, A. Bondar, N. Bondar, S. Borghi, M. Borisyak, M. Borsato, J. T. Borsuk, S. A. Bouchiba, T. J. V. Bowcock, A. Boyer, C. Bozzi, M. J. Bradley, S. Braun, A. Brea Rodriguez, M. Brodski, J. Brodzicka, A. Brossa Gonzalo, D. Brundu, A. Buonaura, L. Buonincontri, A. T. Burke, C. Burr, A. Bursche, A. Butkevich, J. S. Butter, J. Buytaert, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, R. Calabrese, L. Calefice, L. Calero Diaz, S. Cali, R. Calladine, M. Calvi, M. Calvo Gomez, P. Camargo Magalhaes, P. Campana, A. F. Campoverde Quezada, S. Capelli, L. Capriotti, A. Carbone, G. Carboni, R. Cardinale, A. Cardini, I. Carli, P. Carniti, L. Carus, K. Carvalho Akiba, A. Casais Vidal, G. Casse, M. Cattaneo, G. Cavallero, S. Celani, J. Cerasoli, D. Cervenkov, A. J. Chadwick, M. G. Chapman, M. Charles, Ph. Charpentier, G. Chatzikonstantinidis, C. A. Chavez Barajas, M. Chefdeville, C. Chen, S. Chen, A. Chernov, V. Chobanova, S. Cholak, M. Chrzaszcz, A. Chubykin, V. Chulikov, P. Ciambrone, M. F. Cicala, X. Cid Vidal, G. Ciezarek, P. E. L. Clarke, M. Clemencic, H. V. Cliff, J. Closier, J. L. Cobbledick, V. Coco, J. A. B. Coelho, J. Cogan, E. Cogneras, L. Cojocariu, P. Collins, T. Colombo, L. Congedo, A. Contu, N. Cooke, G. Coombs, I. Corredoira, G. Corti, C. M. Costa Sobral, B. Couturier, D. C. Craik, J. Crkovská, M. Cruz Torres, R. Currie, C. L. Da Silva, S. Dadabaev, L. Dai, E. Dall'Occo, J. Dalseno, C. D'Ambrosio, A. Danilina, P. d'Argent, J. E. Davies, A. Davis, O. De Aguiar Francisco, K. De Bruyn, S. De Capua, M. De Cian, J. M. De Miranda, L. De Paula, M. De Serio, D. De Simone, P. De Simone, J. A. de Vries, C. T. Dean, D. Decamp, V. Dedu, L. Del Buono, B. Delaney, H. -P. Dembinski, A. Dendek, V. Denysenko, D. Derkach, O. Deschamps, F. Desse, F. Dettori, B. Dey, A. Di Cicco, P. Di Nezza, S. Didenko, L. Dieste Maronas, H. Dijkstra, V. Dobishuk, C. Dong, A. M. Donohoe, F. Dordei, A. C. dos Reis, L. Douglas, A. Dovbnya, A. G. Downes, M. W. Dudek, L. Dufour, V. Duk, P. Durante, J. M. Durham, D. Dutta, A. Dziurda, A. Dzyuba, S. Easo, U. Egede, V. Egorychev, S. Eidelman, S. Eisenhardt, S. Ek-In, L. Eklund, S. Ely, A. Ene, E. Epple, S. Escher, J. Eschle, S. Esen, T. Evans, A. Falabella, J. Fan, Y. Fan, B. Fang, S. Farry, D. Fazzini, M. Féo, A. Fernandez Prieto, A. D. Fernez, F. Ferrari, L. Ferreira Lopes, F. Ferreira Rodrigues, S. Ferreres Sole, M. Ferrillo, M. Ferro-Luzzi, S. Filippov, R. A. Fini, M. Fiorini, M. Firlej, K. M. Fischer, D. S. Fitzgerald, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, A. Fkiaras, F. Fleuret, M. Fontana, F. Fontanelli, R. Forty, D. Foulds-Holt, V. Franco Lima, M. Franco Sevilla, M. Frank, E. Franzoso, G. Frau, C. Frei, D. A. Friday, J. Fu, Q. Fuehring, E. Gabriel, A. Gallas Torreira, D. Galli, S. Gambetta, Y. Gan, M. Gandelman, P. Gandini, Y. Gao, M. Garau, L. M. Garcia Martin, P. Garcia Moreno, J. García Pardiñas, B. Garcia Plana, F. A. Garcia Rosales, L. Garrido, C. Gaspar, R. E. Geertsema, D. Gerick, L. L. Gerken, E. Gersabeck, M. Gersabeck, T. Gershon, D. Gerstel, Ph. Ghez, L. Giambastiani, V. Gibson, H. K. Giemza, A. L. Gilman, M. Giovannetti, A. Gioventù, P. Gironella Gironell, L. Giubega, C. Giugliano, K. Gizdov, E. L. Gkougkousis, V. V. Gligorov, C. Göbel, E. Golobardes, D. Golubkov, A. Golutvin, A. Gomes, S. Gomez Fernandez, F. Goncalves Abrantes, M. Goncerz, G. Gong, P. Gorbounov, I. V. Gorelov, C. Gotti, E. Govorkova, J. P. Grabowski, T. Grammatico, L. A. Granado Cardoso, E. Graugés, E. Graverini, G. Graziani, A. Grecu, L. M. Greeven, N. A. Grieser, L. Grillo, S. Gromov, B. R. Gruberg Cazon, C. Gu, M. Guarise, M. Guittiere, P. A. Günther, E. Gushchin, A. Guth, Y. Guz, T. Gys, T. Hadavizadeh, G. Haefeli, C. Haen, J. Haimberger, T. Halewood-leagas, P. M. Hamilton, J. P. Hammerich, Q. Han, X. Han, T. H. Hancock, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, T. Harrison, C. Hasse, M. Hatch, J. He, M. Hecker, K. Heijhoff, K. Heinicke, A. M. Hennequin, K. Hennessy, L. Henry, J. Heuel, A. Hicheur, D. Hill, M. Hilton, S. E. Hollitt, R. Hou, Y. Hou, J. Hu, J. Hu, W. Hu, X. Hu, W. Huang, X. Huang, W. Hulsbergen, R. J. Hunter, M. Hushchyn, D. Hutchcroft, D. Hynds, P. Ibis, M. Idzik, D. Ilin, P. Ilten, A. Inglessi, A. Ishteev, K. Ivshin, R. Jacobsson, H. Jage, S. Jakobsen, E. Jans, B. K. Jashal, A. Jawahery, V. Jevtic, F. Jiang, M. John, D. Johnson, C. R. Jones, T. P. Jones, B. Jost, N. Jurik, S. H. Kalavan Kadavath, S. Kandybei, Y. Kang, M. Karacson, M. Karpov, F. Keizer, D. M. Keller, M. Kenzie, T. Ketel, B. Khanji, A. Kharisova, S. Kholodenko, T. Kirn, V. S. Kirsebom, O. Kitouni, S. Klaver, N. Kleijne, K. Klimaszewski, M. R. Kmiec, S. Koliiev, A. Kondybayeva, A. Konoplyannikov, P. Kopciewicz, R. Kopecna, P. Koppenburg, M. Korolev, I. Kostiuk, O. Kot, S. Kotriakhova, P. Kravchenko, L. Kravchuk, R. D. Krawczyk, M. Kreps, F. Kress, S. Kretzschmar, P. Krokovny, W. Krupa, W. Krzemien, W. Kucewicz, M. Kucharczyk, V. Kudryavtsev, H. S. Kuindersma, G. J. Kunde, T. Kvaratskheliya, D. Lacarrere, G. Lafferty, A. Lai, A. Lampis, D. Lancierini, J. J. Lane, R. Lane, G. Lanfranchi, C. Langenbruch, J. Langer, O. Lantwin, T. Latham, F. Lazzari, R. Le Gac, S. H. Lee, R. Lefèvre, A. Leflat, S. Legotin, O. Leroy, T. Lesiak, B. Leverington, H. Li, P. Li, S. Li, Y. Li, Y. Li, Z. Li, X. Liang, T. Lin, R. Lindner, V. Lisovskyi, R. Litvinov, G. Liu, H. Liu, S. Liu, A. Lobo Salvia, A. Loi, J. Lomba Castro, I. Longstaff, J. H. Lopes, S. Lopez Solino, G. H. Lovell, Y. Lu, C. Lucarelli, D. Lucchesi, S. Luchuk, M. Lucio Martinez, V. Lukashenko, Y. Luo, A. Lupato, E. Luppi, O. Lupton, A. Lusiani, X. Lyu, L. Ma, R. Ma, S. Maccolini, F. Machefert, F. Maciuc, V. Macko, P. Mackowiak, S. Maddrell-Mander, O. Madejczyk, L. R. Madhan Mohan, O. Maev, A. Maevskiy, D. Maisuzenko, M. W. Majewski, J. J. Malczewski, S. Malde, B. Malecki, A. Malinin, T. Maltsev, H. Malygina, G. Manca, G. Mancinelli, D. Manuzzi, D. Marangotto, J. Maratas, J. F. Marchand, U. Marconi, S. Mariani, C. Marin Benito, M. Marinangeli, J. Marks, A. M. Marshall, P. J. Marshall, G. Martelli, G. Martellotti, L. Martinazzoli, M. Martinelli, D. Martinez Santos, F. Martinez Vidal, A. Massafferri, M. Materok, R. Matev, A. Mathad, Z. Mathe, V. Matiunin, C. Matteuzzi, K. R. Mattioli, A. Mauri, E. Maurice, J. Mauricio, M. Mazurek, M. McCann, L. Mcconnell, T. H. Mcgrath, N. T. Mchugh, A. McNab, R. McNulty, J. V. Mead, B. Meadows, G. Meier, N. Meinert, D. Melnychuk, S. Meloni, M. Merk, A. Merli, L. Meyer Garcia, M. Mikhasenko, D. A. Milanes, E. Millard, M. Milovanovic, M. -N. Minard, A. Minotti, L. Minzoni, S. E. Mitchell, B. Mitreska, D. S. Mitzel, A. Mödden, R. A. Mohammed, R. D. Moise, T. Mombächer, I. A. Monroy, S. Monteil, M. Morandin, G. Morello, M. J. Morello, J. Moron, A. B. Morris, A. G. Morris, R. Mountain, H. Mu, F. Muheim, M. Mulder, D. Müller, K. Müller, C. H. Murphy, D. Murray, P. Muzzetto, P. Naik, T. Nakada, R. Nandakumar, T. Nanut, I. Nasteva, M. Needham, I. Neri, N. Neri, S. Neubert, N. Neufeld, R. Newcombe, T. D. Nguyen, C. Nguyen-Mau, E. M. Niel, S. Nieswand, N. Nikitin, N. S. Nolte, C. Normand, C. Nunez, A. Oblakowska-Mucha, V. Obraztsov, T. Oeser, D. P. O'Hanlon, S. Okamura, R. Oldeman, F. Oliva, M. E. Olivares, C. J. G. Onderwater, R. H. O'Neil, A. Ossowska, J. M. Otalora Goicochea, T. Ovsiannikova, P. Owen, A. Oyanguren, K. O. Padeken, B. Pagare, P. R. Pais, T. Pajero, A. Palano, M. Palutan, Y. Pan, G. Panshin, A. Papanestis, M. Pappagallo, L. L. Pappalardo, C. Pappenheimer, W. Parker, C. Parkes, B. Passalacqua, G. Passaleva, A. Pastore, M. Patel, C. Patrignani, C. J. Pawley, A. Pearce, A. Pellegrino, M. Pepe Altarelli, S. Perazzini, D. Pereima, A. Pereiro Castro, P. Perret, M. Petric, K. Petridis, A. Petrolini, A. Petrov, S. Petrucci, M. Petruzzo, T. T. H. Pham, A. Philippov, L. Pica, M. Piccini, B. Pietrzyk, G. Pietrzyk, M. Pili, D. Pinci, F. Pisani, M. Pizzichemi, Resmi P. K, V. Placinta, J. Plews, M. Plo Casasus, F. Polci, M. Poli Lener, M. Poliakova, A. Poluektov, N. Polukhina, I. Polyakov, E. Polycarpo, S. Ponce, D. Popov, S. Popov, S. Poslavskii, K. Prasanth, L. Promberger, C. Prouve, V. Pugatch, V. Puill, H. Pullen, G. Punzi, H. Qi, W. Qian, J. Qin, N. Qin, R. Quagliani, B. Quintana, N. V. Raab, R. I. Rabadan Trejo, B. Rachwal, J. H. Rademacker, M. Rama, M. Ramos Pernas, M. S. Rangel, F. Ratnikov, G. Raven, M. Reboud, F. Redi, F. Reiss, C. Remon Alepuz, Z. Ren, V. Renaudin, R. Ribatti, S. Ricciardi, K. Rinnert, P. Robbe, G. Robertson, A. B. Rodrigues, E. Rodrigues, J. A. Rodriguez Lopez, E. R. R. Rodriguez Rodriguez, A. Rollings, P. Roloff, V. Romanovskiy, M. Romero Lamas, A. Romero Vidal, J. D. Roth, M. Rotondo, M. S. Rudolph, T. Ruf, R. A. Ruiz Fernandez, J. Ruiz Vidal, A. Ryzhikov, J. Ryzka, J. J. Saborido Silva, N. Sagidova, N. Sahoo, B. Saitta, M. Salomoni, C. Sanchez Gras, R. Santacesaria, C. Santamarina Rios, M. Santimaria, E. Santovetti, D. Saranin, G. Sarpis, M. Sarpis, A. Sarti, C. Satriano, A. Satta, M. Saur, D. Savrina, H. Sazak, L. G. Scantlebury Smead, A. Scarabotto, S. Schael, S. Scherl, M. Schiller, H. Schindler, M. Schmelling, B. Schmidt, S. Schmitt, O. Schneider, A. Schopper, M. Schubiger, S. Schulte, M. H. Schune, R. Schwemmer, B. Sciascia, S. Sellam, A. Semennikov, M. Senghi Soares, A. Sergi, N. Serra, L. Sestini, A. Seuthe, Y. Shang, D. M. Shangase, M. Shapkin, I. Shchemerov, L. Shchutska, T. Shears, L. Shekhtman, Z. Shen, V. Shevchenko, E. B. Shields, Y. Shimizu, E. Shmanin, J. D. Shupperd, B. G. Siddi, R. Silva Coutinho, G. Simi, S. Simone, N. Skidmore, T. Skwarnicki, M. W. Slater, I. Slazyk, J. C. Smallwood, J. G. Smeaton, A. Smetkina, E. Smith, M. Smith, A. Snoch, M. Soares, L. Soares Lavra, M. D. Sokoloff, F. J. P. Soler, A. Solovev, I. Solovyev, F. L. Souza De Almeida, B. Souza De Paula, B. Spaan, E. Spadaro Norella, P. Spradlin, F. Stagni, M. Stahl, S. Stahl, S. Stanislaus, O. Steinkamp, O. Stenyakin, H. Stevens, S. Stone, M. Straticiuc, D. Strekalina, F. Suljik, J. Sun, L. Sun, Y. Sun, P. Svihra, P. N. Swallow, K. Swientek, A. Szabelski, T. Szumlak, M. Szymanski, S. Taneja, A. R. Tanner, M. D. Tat, A. Terentev, F. Teubert, E. Thomas, D. J. D. Thompson, K. A. Thomson, V. Tisserand, S. T'Jampens, M. Tobin, L. Tomassetti, X. Tong, D. Torres Machado, D. Y. Tou, M. T. Tran, E. Trifonova, C. Trippl, G. Tuci, A. Tully, N. Tuning, A. Ukleja, D. J. Unverzagt, E. Ursov, A. Usachov, A. Ustyuzhanin, U. Uwer, A. Vagner, V. Vagnoni, A. Valassi, G. Valenti, N. Valls Canudas, M. van Beuzekom, M. Van Dijk, E. van Herwijnen, C. B. Van Hulse, M. van Veghel, R. Vazquez Gomez, P. Vazquez Regueiro, C. Vázquez Sierra, S. Vecchi, J. J. Velthuis, M. Veltri, A. Venkateswaran, M. Veronesi, M. Vesterinen, D. Vieira, M. Vieites Diaz, H. Viemann, X. Vilasis-Cardona, E. Vilella Figueras, A. Villa, P. Vincent, F. C. Volle, D. Vom Bruch, A. Vorobyev, V. Vorobyev, N. Voropaev, K. Vos, R. Waldi, J. Walsh, C. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, M. Wang, R. Wang, Y. Wang, Z. Wang, Z. Wang, Z. Wang, J. A. Ward, N. K. Watson, S. G. Weber, D. Websdale, C. Weisser, B. D. C. Westhenry, D. J. White, M. Whitehead, A. R. Wiederhold, D. Wiedner, G. Wilkinson, M. Wilkinson, I. Williams, M. Williams, M. R. J. Williams, F. F. Wilson, W. Wislicki, M. Witek, L. Witola, G. Wormser, S. A. Wotton, H. Wu, K. Wyllie, Z. Xiang, D. Xiao, Y. Xie, A. Xu, J. Xu, L. Xu, M. Xu, Q. Xu, Z. Xu, Z. Xu, D. Yang, S. Yang, Y. Yang, Z. Yang, Z. Yang, Y. Yao, L. E. Yeomans, H. Yin, J. Yu, X. Yuan, O. Yushchenko, E. Zaffaroni, M. Zavertyaev, M. Zdybal, O. Zenaiev, M. Zeng, D. Zhang, L. Zhang, S. Zhang, S. Zhang, Y. Zhang, Y. Zhang, A. Zharkova, A. Zhelezov, Y. Zheng, T. Zhou, X. Zhou, Y. Zhou, V. Zhovkovska, X. Zhu, X. Zhu, Z. Zhu, V. Zhukov, J. B. Zonneveld, Q. Zou, S. Zucchelli, D. Zuliani, G. Zunica

Published 2021-09-02Version 1

The $W$ boson mass is measured using proton-proton collision data at $\sqrt{s}=13$ TeV corresponding to an integrated luminosity of 1.7 fb$^{-1}$ recorded during 2016 by the LHCb experiment. With a simultaneous fit of the muon $q/p_T$ distribution of a sample of $W \to \mu\nu$ decays and the $\phi^*$ distribution of a sample of $Z\to\mu\mu$ decays the $W$ boson mass is determined to be \begin{equation*} m_{W} = 80354 \pm 23_{\rm stat} \pm 10_{\rm exp} \pm 17_{\rm theory} \pm 9_{\rm PDF}~\mathrm{MeV}, \end{equation*} where uncertainties correspond to contributions from statistical, experimental systematic, theoretical and parton distribution function sources. This is an average of results based on three recent global parton distribution function sets. The measurement agrees well with the prediction of the global electroweak fit and with previous measurements.