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Title: Search for single production of a vector-like T quark decaying to a top quark and a Z boson in the final state with jets and missing transverse momentum at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV
A bstract A search is presented for single production of a vector-like T quark with charge 2 / 3 e , in the decay channel featuring a top quark and a Z boson, with the top quark decaying hadronically and the Z boson decaying to neutrinos. The search uses data collected by the CMS experiment in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 137 fb − 1 recorded at the CERN LHC in 2016–2018. The search is sensitive to a T quark mass between 0.6 and 1.8 TeV with decay widths ranging from negligibly small up to 30% of the T quark mass. Reconstruction strategies for the top quark are based on the degree of Lorentz boosting of its final state. At 95% confidence level, the upper limit on the product of the cross section and branching fraction for a T quark of small decay width varies between 15 and 602 fb, depending on its mass. For a T quark with decay widths between 10 and 30% of its mass, this upper limit ranges between 16 and 836 fb. For most of the studied range, the results provide the best limits to date. This is the first search for single T quark production based on the full Run 2 data set of the LHC.  more » « less
Award ID(s):
2121686
NSF-PAR ID:
10374160
Author(s) / Creator(s):
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Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2022
Issue:
5
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. A bstract A search is presented for a heavy W′ boson resonance decaying to a B or T vector-like quark and a t or a b quark, respectively. The analysis is performed using proton-proton collisions collected with the CMS detector at the LHC. The data correspond to an integrated luminosity of 138 fb − 1 at a center-of-mass energy of 13 TeV. Both decay channels result in a signature with a t quark, a Higgs or Z boson, and a b quark, each produced with a significant Lorentz boost. The all-hadronic decays of the Higgs or Z boson and of the t quark are selected using jet substructure techniques to reduce standard model backgrounds, resulting in a distinct three-jet W′ boson decay signature. No significant deviation in data with respect to the standard model background prediction is observed. Upper limits are set at 95% confidence level on the product of the W′ boson cross section and the final state branching fraction. A W′ boson with a mass below 3.1 TeV is excluded, given the benchmark model assumption of democratic branching fractions. In addition, limits are set based on generalizations of these assumptions. These are the most sensitive limits to date for this final state. 
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  3. null (Ed.)
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