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Title: Search for new physics in the τ lepton plus missing transverse momentum final state in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV
A bstract A search for physics beyond the standard model (SM) in the final state with a hadronically decaying tau lepton and a neutrino is presented. This analysis is based on data recorded by the CMS experiment from proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV at the LHC, corresponding to a total integrated luminosity of 138 fb − 1 . The transverse mass spectrum is analyzed for the presence of new physics. No significant deviation from the SM prediction is observed. Limits are set on the production cross section of a W′ boson decaying into a tau lepton and a neutrino. Lower limits are set on the mass of the sequential SM-like heavy charged vector boson and the mass of a quantum black hole. Upper limits are placed on the couplings of a new boson to the SM fermions. Constraints are put on a nonuniversal gauge interaction model and an effective field theory model. For the first time, upper limits on the cross section of t -channel leptoquark (LQ) exchange are presented. These limits are translated into exclusion limits on the LQ mass and on its coupling in the t -channel. The sensitivity of this analysis extends into the parameter space of LQ models that attempt to explain the anomalies observed in B meson decays. The limits presented for the various interpretations are the most stringent to date. Additionally, a model-independent limit is provided.  more » « less
Award ID(s):
2209553 2209443
PAR ID:
10463772
Author(s) / Creator(s):
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Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2023
Issue:
9
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  4. A<sc>bstract</sc> The results of a search for Higgs boson pair (HH) production in the WW*WW*, WW*ττ, andττττdecay modes are presented. The search uses 138 fb−1of proton-proton collision data recorded by the CMS experiment at the LHC at a center-of-mass energy of 13 TeV from 2016 to 2018. Analyzed events contain two, three, or four reconstructed leptons, including electrons, muons, and hadronically decaying tau leptons. No evidence for a signal is found in the data. Upper limits are set on the cross section for nonresonant HH production, as well as resonant production in which a new heavy particle decays to a pair of Higgs bosons. For nonresonant production, the observed (expected) upper limit on the cross section at 95% confidence level (CL) is 21.3 (19.4) times the standard model (SM) prediction. The observed (expected) ratio of the trilinear Higgs boson self-coupling to its value in the SM is constrained to be within the interval −6.9 to 11.1 (−6.9 to 11.7) at 95% CL, and limits are set on a variety of new-physics models using an effective field theory approach. The observed (expected) limits on the cross section for resonant HH production range from 0.18 to 0.90 (0.08 to 1.06) pb at 95% CL for new heavy-particle masses in the range 250–1000 GeV. 
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