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Title: Search for a resonance decaying to a W boson and a photon in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV using leptonic W boson decays
A<sc>bstract</sc> A search for a new charged particle X with mass between 0.3 and 2.0 TeV decaying to a W boson and a photon is presented, using proton-proton collision data at a center-of-mass energy of 13 TeV, collected by the CMS experiment and corresponding to an integrated luminosity of 138 fb−1. Particle X has electric charge ±1 and is assumed to have spin 0. The search is performed using the electron and muon decays of the W boson. No significant excess above the predicted background is observed. The upper limit at 95% confidence level on the product of the production cross section of the X and its branching fraction to a W boson and a photon is found to be 94 (137) fb for a 0.3 TeV resonance and 0.75 (0.81) fb for a 2.0 TeV resonance, for an X width-to-mass ratio of 0.01% (5%). This search presents the most stringent constraints to date on the existence of such resonances across the probed mass range. A statistical combination with an earlier study based on the hadronic decay mode of the W boson is also performed, and the upper limit at 95% confidence level for a 2.0 TeV resonance is reduced to 0.50 (0.63) fb for an X width-to-mass ratio of 0.01% (5%).  more » « less
Award ID(s):
2121686
PAR ID:
10552270
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:
9
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. 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%. 
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