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Title: Search for production of a single vectorlike quark decaying to tH or tZ in the all-hadronic final state in pp collisions at s=13  TeV
A search for electroweak production of a single vectorlike T quark in association with a bottom ( b ) quark in the all-hadronic decay channel is presented. This search uses proton-proton collision data at s = 13 TeV collected by the CMS experiment at the CERN LHC during 2016–2018, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb 1 . The T quark is assumed to have charge 2 / 3 and decay to a top ( t ) quark and a Higgs ( H ) or Z boson. Hadronic decays of the t quark and the H or Z boson are reconstructed from the kinematic properties of jets, including those containing b hadrons. No deviation from the standard model prediction is observed in the reconstructed t H and t Z invariant mass distributions. The 95% confidence level upper limits on the product of the production cross section and branching fraction of a T quark produced in association with a b quark and decaying via t H or t Z range from 1260 to 68 fb for T quark masses of 600–1200 GeV. © 2024 CERN, for the CMS Collaboration2024CERN  more » « less
Award ID(s):
2209764 2121686
PAR ID:
10598727
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
American Physical Society
Date Published:
Journal Name:
Physical Review D
Volume:
110
Issue:
7
ISSN:
2470-0010
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  2. PRD (Ed.)
    A search for heavy neutral gauge bosons ( Z ) decaying into a pair of tau leptons is performed in proton-proton collisions at s = 13 TeV at the CERN LHC. The data were collected with the CMS detector and correspond to an integrated luminosity of 138 fb 1 . The observations are found to be in agreement with the expectation from standard model processes. Limits at 95% confidence level are set on the product of the Z production cross section and its branching fraction to tau lepton pairs for a range of Z boson masses. For a narrow resonance in the sequential standard model scenario, a Z boson with a mass below 3.5 TeV is excluded. This is the most stringent limit to date from this type of search. © 2025 CERN, for the CMS Collaboration2025CERN 
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  4. A search for pair production of scalar and vector leptoquarks (LQs) each decaying to a muon and a bottom quark is performed using proton-proton collision data collected at s = 13 TeV with the CMS detector at the CERN LHC, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb 1 . No excess above standard model expectation is observed. Scalar (vector) LQs with masses less than 1810 (2120) GeV are excluded at 95% confidence level, assuming a 100% branching fraction of the LQ decaying to a muon and a bottom quark. These limits represent the most stringent to date. © 2024 CERN, for the CMS Collaboration2024CERN 
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  5. Measurements of the polarization and spin correlation in top quark pairs ( t t ¯ ) are presented using events with a single electron or muon and jets in the final state. The measurements are based on proton-proton collision data from the LHC at s = 13 TeV collected by the CMS experiment, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb 1 . All coefficients of the polarization vectors and the spin correlation matrix are extracted simultaneously by performing a binned likelihood fit to the data. The measurement is performed inclusively and in bins of additional observables, such as the mass of the t t ¯ system and the top quark scattering angle in the t t ¯ rest frame. The measured polarization and spin correlation are in agreement with the standard model. From the measured spin correlation, conclusions on the t t ¯ spin entanglement are drawn by applying the Peres-Horodecki criterion. The standard model predicts entangled spins for t t ¯ states at the production threshold and at high masses of the t t ¯ system. Entanglement is observed for the first time in events at high t t ¯ mass, where a large fraction of the t t ¯ decays are spacelike separated, with an expected and observed significance of above 5 standard deviations. © 2024 CERN, for the CMS Collaboration2024CERN 
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