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  • Search for heavy Higgs bosons with flavour-violating couplings in multi-lepton plus b-jets final states in pp collisions at 13 TeV with the ATLAS detector
Title: Search for heavy Higgs bosons with flavour-violating couplings in multi-lepton plus b-jets final states in pp collisions at 13 TeV with the ATLAS detector
A<sc>bstract</sc> A search for new heavy scalars with flavour-violating decays in final states with multiple leptons andb-tagged jets is presented. The results are interpreted in terms of a general two-Higgs-doublet model involving an additional scalar with couplings to the top-quark and the three up-type quarks (ρtt,ρtc, andρtu). The targeted signals lead to final states with either a same-sign top-quark pair, three top-quarks, or four top-quarks. The search is based on a data sample of proton-proton collisions at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV recorded with the ATLAS detector during Run 2 of the Large Hadron Collider, corresponding to an integrated luminosity of 139 fb−1. Events are categorised depending on the multiplicity of light charged leptons (electrons or muons), total lepton charge, and a deep-neural-network output to enhance the purity of each of the signals. Masses of an additional scalar bosonmHbetween 200 − 630 GeV with couplingsρtt= 0.4,ρtc= 0.2, andρtu= 0.2 are excluded at 95% confidence level. Additional interpretations are provided in models ofR-parity violating supersymmetry, motivated by the recent flavour and (g −2)μanomalies.  more » « less
Award ID(s):
2111226
PAR ID:
10539266
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
JHEP 12 (2023) 081
Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2023
Issue:
12
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
More Like this
  1. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> Results are presented from a search for CP violation in top quark pair production, using proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV. The data used for this analysis consist of final states with two charged leptons collected by the CMS experiment, and correspond to an integrated luminosity of 35.9 fb−1. The search uses two observables,$$ \mathcal{O} $$ O 1and$$ \mathcal{O} $$ O 3, which are Lorentz scalars. The observable$$ \mathcal{O} $$ O 1is constructed from the four-momenta of the charged leptons and the reconstructed top quarks, while$$ \mathcal{O} $$ O 3consists of the four-momenta of the charged leptons and the b quarks originating from the top quarks. Asymmetries in these observables are sensitive to CP violation, and their measurement is used to determine the chromoelectric dipole moment of the top quark. The results are consistent with the expectation from the standard model. 
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  2. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> A search for events with one top quark and missing transverse momentum in the final state is presented. The fully hadronic decay of the top quark is explored by selecting events with a reconstructed boosted top-quark topology produced in association with large missing transverse momentum. The analysis uses 139 fb−1of proton-proton collision data at a centre-of-mass energy of$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV recorded during 2015-2018 by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider. The results are interpreted in the context of simplified models for Dark Matter particle production and the single production of a vector-likeTquark. Without significant excess relative to the Standard Model expectations, 95% confidence-level upper limits on the corresponding cross-sections are obtained. The production of Dark Matter particles in association with a single top quark is excluded for masses of a scalar (vector) mediator up to 4.3 (2.3) TeV, assumingmχ= 1 GeV and the model couplingsλq= 0.6 andλχ= 0.4 (a= 0.5 andgχ= 1). The production of a single vector-likeTquark is excluded for masses below 1.8 TeV assuming a coupling to the top quarkκT= 0.5 and a branching ratio forT → Ztof 25%. 
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  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> A combination of searches for new heavy spin-1 resonances decaying into different pairings ofW,Z, or Higgs bosons, as well as directly into leptons or quarks, is presented. The data sample used corresponds to 139 fb−1of proton-proton collisions at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV collected during 2015–2018 with the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider. Analyses selecting quark pairs (qq,bb,$$ t\overline{t} $$ t t ¯ , andtb) or third-generation leptons (τνandττ) are included in this kind of combination for the first time. A simplified model predicting a spin-1 heavy vector-boson triplet is used. Cross-section limits are set at the 95% confidence level and are compared with predictions for the benchmark model. These limits are also expressed in terms of constraints on couplings of the heavy vector-boson triplet to quarks, leptons, and the Higgs boson. The complementarity of the various analyses increases the sensitivity to new physics, and the resulting constraints are stronger than those from any individual analysis considered. The data exclude a heavy vector-boson triplet with mass below 5.8 TeV in a weakly coupled scenario, below 4.4 TeV in a strongly coupled scenario, and up to 1.5 TeV in the case of production via vector-boson fusion. 
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  4. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> Results are presented on a search for CP violation in the production and decay of top quark-antiquark pairs in the lepton+jets channel. The search is based on data from proton-proton collisions at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV, collected with the CMS detector, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb−1. Possible CP violation effects are evaluated by measuring asymmetries in observables constructed from linearly independent four-momentum vectors of the final-state particles. The dimensionless chromoelectric dipole moment of the top quark obtained from the observed asymmetries is measured to be 0.04 ± 0.10 (stat) ± 0.07(syst), and the asymmetries exhibit no evidence for CP-violating effects, consistent with expectations from the standard model. 
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  5. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> This paper presents a search for top-squark pair production in final states with a top quark, a charm quark and missing transverse momentum. The data were collected with the ATLAS detector during LHC Run 2 and correspond to an integrated luminosity of 139 fb−1of proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV. The analysis is motivated by an extended Minimal Supersymmetric Standard Model featuring a non-minimal flavour violation in the second- and third-generation squark sector. The top squark in this model has two possible decay modes, either$$ {\tilde{t}}_1\to c{\overset{\sim }{\chi}}_1^0 $$ t ~ 1 → c χ ~ 1 0 or$$ {\tilde{t}}_1\to t{\overset{\sim }{\chi}}_1^0 $$ t ~ 1 → t χ ~ 1 0 , where the$$ {\overset{\sim }{\chi}}_1^0 $$ χ ~ 1 0 is undetected. The analysis is optimised assuming that both of the decay modes are equally probable, leading to the most likely final state of$$ tc+{E}_T^{\textrm{miss}} $$ tc + E T miss . Good agreement is found between the Standard Model expectation and the data in the search regions. Exclusion limits at 95% CL are obtained in the$$ m\left({\tilde{t}}_1\right) $$ m t ~ 1 vs.$$ m\left({\overset{\sim }{\chi}}_1^0\right) $$ m χ ~ 1 0 plane and, in addition, limits on the branching ratio of the$$ {\tilde{t}}_1\to t{\overset{\sim }{\chi}}_1^0 $$ t ~ 1 → t χ ~ 1 0 decay as a function ofm($$ {\tilde{t}}_1 $$ t ~ 1 ) are also produced. Top-squark masses of up to 800 GeV are excluded for scenarios with light neutralinos, and top-squark masses up to 600 GeV are excluded in scenarios where the neutralino and the top squark are almost mass degenerate. 
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