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  • NSF Public Access
  • Search Results
  • Search for W′ bosons decaying to a top and a bottom quark in leptonic final states in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV
Title: Search for W′ bosons decaying to a top and a bottom quark in leptonic final states in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV
A<sc>bstract</sc> A search for W′ bosons decaying to a top and a bottom quark in final states including an electron or a muon is performed with the CMS detector at the LHC. The analyzed data correspond to an integrated luminosity of 138 fb−1of proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV. Good agreement with the standard model expectation is observed and no evidence for the existence of the W′ boson is found over the mass range examined. The largest observed deviation from the standard model expectation is found for a W′ boson mass ($$ {m}_{{\textrm{W}}^{\prime }} $$ m W ′ ) hypothesis of 3.8 TeV with a relative decay width of 1%, with a local (global) significance of 2.6 (2.0) standard deviations. Upper limits on the production cross sections of W′ bosons decaying to a top and a bottom quark are set. Left- and right-handed W′ bosons with$$ {m}_{{\textrm{W}}^{\prime }} $$ m W ′ below 3.9 and 4.3 TeV, respectively, are excluded at the 95% confidence level, under the assumption that the new particle has a narrow decay width. Limits are also set for relative decay widths up to 30%.  more » « less
Award ID(s):
2121686
PAR ID:
10549596
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Springer
Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2024
Issue:
5
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> A search is presented for the decay of the 125 GeV Higgs boson (H) to a pair of new light pseudoscalar bosons (a), followed by the prompt decay of each a boson to a bottom quark-antiquark pair,$$ \textrm{H}\to \textrm{aa}\to \textrm{b}\overline{\textrm{b}}\textrm{b}\overline{\textrm{b}} $$ H → aa → b b ¯ b b ¯ . The analysis is performed using a data sample of proton-proton collisions collected with the CMS detector at a center-of-mass energy of 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb−1. To reduce the background from standard model processes, the search requires the Higgs boson to be produced in association with a leptonically decaying W or Z boson. The analysis probes the production of new light bosons in a 15 <ma< 60 GeV mass range. Assuming the standard model predictions for the Higgs boson production cross sections for pp → WH and ZH, model independent upper limits at 95% confidence level are derived for the branching fraction$$ \mathcal{B}\left(\textrm{H}\to \textrm{aa}\to \textrm{b}\overline{\textrm{b}}\textrm{b}\overline{\textrm{b}}\right) $$ B H → aa → b b ¯ b b ¯ . The combined WH and ZH observed upper limit on the branching fraction ranges from 1.10 forma= 20 GeV to 0.36 forma= 60 GeV, complementing other measurements in theμμττ,ττττand bbℓℓ(ℓ=μ,τ) channels. 
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  2. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, The European Physical Journal C)
    Abstract Production cross sections of the standard model Higgs boson decaying to a pair of W bosons are measured in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13$$\,\text {Te\hspace{-.08em}V}$$ Te V . The analysis targets Higgs bosons produced via gluon fusion, vector boson fusion, and in association with a W or Z boson. Candidate events are required to have at least two charged leptons and moderate missing transverse momentum, targeting events with at least one leptonically decaying W boson originating from the Higgs boson. Results are presented in the form of inclusive and differential cross sections in the simplified template cross section framework, as well as couplings of the Higgs boson to vector bosons and fermions. The data set collected by the CMS detector during 2016–2018 is used, corresponding to an integrated luminosity of 138$$\,\text {fb}^{-1}$$ fb - 1 . The signal strength modifier$$\mu $$ μ , defined as the ratio of the observed production rate in a given decay channel to the standard model expectation, is measured to be$$\mu = 0.95^{+0.10}_{-0.09}$$ μ = 0 . 95 - 0.09 + 0.10 . All results are found to be compatible with the standard model within the uncertainties. 
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  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> A search for supersymmetry is presented in events with a single charged lepton, electron or muon, and multiple hadronic jets. The data correspond to an integrated luminosity of 138 fb−1of proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV, recorded by the CMS experiment at the CERN LHC. The search targets gluino pair production, where the gluinos decay into final states with the lightest supersymmetric particle (LSP) and either a top quark-antiquark ($$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}} $$ t t ¯ ) pair, or a light-flavor quark-antiquark ($$ \textrm{q}\overline{\textrm{q}} $$ q q ¯ ) pair and a virtual or on-shell W boson. The main backgrounds,$$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}} $$ t t ¯ pair and W+jets production, are suppressed by requirements on the azimuthal angle between the momenta of the lepton and of its reconstructed parent W boson candidate, and by top quark and W boson identification based on a machine-learning technique. The number of observed events is consistent with the expectations from standard model processes. Limits are evaluated on supersymmetric particle masses in the context of two simplified models of gluino pair production. Exclusions for gluino masses reach up to 2120 (2050) GeV at 95% confidence level for a model with gluino decay to a$$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}} $$ t t ¯ pair (a$$ \textrm{q}\overline{\textrm{q}} $$ q q ¯ pair and a W boson) and the LSP. For the same models, limits on the mass of the LSP reach up to 1250 (1070) GeV. 
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  4. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> A search for high-mass dimuon resonance production in association with one or more b quark jets is presented. The study uses proton-proton collision data collected with the CMS detector at the LHC corresponding to an integrated luminosity of 138 fb−1at a center-of-mass energy of 13 TeV. Model-independent limits are derived on the number of signal events with exactly one or more than one b quark jet. Results are also interpreted in a lepton-flavor-universal model with Z′ boson couplings to a bb quark pair (gb), an sb quark pair (gbδbs), and any same-flavor charged lepton (gℓ) or neutrino pair (gν), with|gν|=|gℓ|. For a Z′ boson with a mass$$ {m}_{{\textrm{Z}}^{\prime }} $$ m Z ′ = 350 GeV (2 TeV) and|δbs|< 0.25, the majority of the parameter space with 0.0057 <|gℓ|< 0.35 (0.25 <|gℓ|< 0.43) and 0.0079 < |gb| < 0.46 (0.34 < |gb| < 0.57) is excluded at 95% confidence level. Finally, constraints are set on a Z′ model with parameters consistent with low-energy b → sℓℓmeasurements. In this scenario, most of the allowed parameter space is excluded for a Z′ boson with 350 <$$ {m}_{{\textrm{Z}}^{\prime }} $$ m Z ′ < 500 GeV, while the constraints are less stringent for higher$$ {m}_{{\textrm{Z}}^{\prime }} $$ m Z ′ hypotheses. This is the first dedicated search at the LHC for a high-mass dimuon resonance produced in association with multiple b quark jets, and the constraints obtained on models with this signature are the most stringent to date. 
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  5. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> An analysis of the production of a Higgs boson (H) in association with a top quark-antiquark pair ($$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}}\textrm{H} $$ t t ¯ H ) or a single top quark (tH) is presented. The Higgs boson decay into a bottom quark-antiquark pair (H →$$ \textrm{b}\overline{\textrm{b}} $$ b b ¯ ) is targeted, and three different final states of the top quark decays are considered, defined by the number of leptons (electrons or muons) in the event. The analysis utilises proton-proton collision data collected at the CERN LHC with the CMS experiment at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV in 2016–2018, which correspond to an integrated luminosity of 138 fb−1. The observed$$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}}\textrm{H} $$ t t ¯ H production rate relative to the standard model expectation is 0.33 ± 0.26 = 0.33 ± 0.17(stat) ± 0.21(syst). Additionally, the$$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}}\textrm{H} $$ t t ¯ H production rate is determined in intervals of Higgs boson transverse momentum. An upper limit at 95% confidence level is set on the tH production rate of 14.6 times the standard model prediction, with an expectation of$$ {19.3}_{-6.0}^{+9.2} $$ 19.3 − 6.0 + 9.2 . Finally, constraints are derived on the strength and structure of the coupling between the Higgs boson and the top quark from simultaneous extraction of the$$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}}\textrm{H} $$ t t ¯ H and tH production rates, and the results are combined with those obtained in other Higgs boson decay channels. 
    more » « less
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