skip to main content
OSTI.GOV title logo U.S. Department of Energy
Office of Scientific and Technical Information

Title: Search for flavour-changing neutral current top-quark decays t → qZ in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV with the ATLAS detector

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; more »; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; « less

A search for flavour-changing neutral-current processes in top-quark decays is presented. Data collected with the ATLAS detector from proton-proton collisions at the Large Hadron Collider at a centre-of-mass energy of $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV, corresponding to an integrated luminosity of 36.1 fb-1, are analysed. The search is performed using top-quark pair events, with one top quark decaying through the t → qZ (q = u, c) flavour-changing neutral-current channel, and the other through the dominant Standard Model mode t → bW. Only Z boson decays into charged leptons and leptonic W boson decays are considered as signal. Consequently, the final-state topology is characterized by the presence of three isolated charged leptons (electrons or muons), at least two jets, one of the jets originating from a b-quark, and missing transverse momentum from the undetected neutrino. The data are consistent with Standard Model background contributions, and at 95% confidence level the search sets observed (expected) upper limits of 1.7 × 10-4(2.4 × 10-4) on the t → uZ branching ratio and 2.4 × 10-4(3.2 × 10-4) on the t → cZ branching ratio, constituting the most stringent limits to date.[Figure not available: see fulltext.].

Research Organization:
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC)
Contributing Organization:
The ATLAS collaboration
DOE Contract Number:
AC02-05CH11231
OSTI ID:
1506322
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Vol. 2018, Issue 7; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer Berlin
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (69)

Effects of mixing with quark singlets journal February 2003
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
Search for flavour-changing neutral current top-quark decays to $$\varvec{qZ}$$ q Z in $$\varvec{pp}$$ p p collision data collected with the ATLAS detector at $$\varvec{\sqrt{s}=8}$$ s = 8  TeV journal January 2016
Scattering Amplitudes with Open Loops journal March 2012
A general framework for implementing NLO calculations in shower Monte Carlo programs: the POWHEG BOX journal June 2010
Phenomenology of two Higgs doublet models with flavor-changing neutral currents journal March 1997
Measurement of the muon reconstruction performance of the ATLAS detector using 2011 and 2012 LHC proton–proton collision data journal November 2014
Performance of the ATLAS trigger system in 2015 journal May 2017
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations journal July 2014
NNLO corrections to top-pair production at hadron colliders: the all-fermionic scattering channels journal December 2012
Topological cell clustering in the ATLAS calorimeters and its performance in LHC Run 1 journal July 2017
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
Electron reconstruction and identification efficiency measurements with the ATLAS detector using the 2011 LHC proton–proton collision data journal July 2014
Measurement of the W±Z boson pair-production cross section in pp collisions at s = 13  TeV with the ATLAS detector journal November 2016
PHOTOS interface in C++ journal February 2016
Collider signals of top quark flavor violation from a warped extra dimension journal January 2007
Uncertainties on α S in global PDF analyses and implications for predicted hadronic cross sections journal October 2009
Jet energy scale measurements and their systematic uncertainties in proton-proton collisions at s = 13 TeV with the ATLAS detector journal October 2017
The ATLAS Simulation Infrastructure journal September 2010
NLO matrix elements and truncated showers journal August 2011
Performance of missing transverse momentum reconstruction in proton-proton collisions at $\sqrt{s} = 7~\mbox{TeV}$ with ATLAS journal January 2012
Measurement of the $${\varvec{t\bar{t}Z}}$$ t t ¯ Z and $${\varvec{t\bar{t}W}}$$ t t ¯ W production cross sections in multilepton final states using 3.2 fb $$^{-1}$$ - 1 of $$\varvec{pp}$$ p p collisions at $$\sqrt{s}$$ s = 13 TeV with the ATLAS detector journal January 2017
Percent-Level-Precision Physics at the Tevatron: Next-to-Next-to-Leading Order QCD Corrections to q q ¯ t t ¯ + X journal September 2012
Herwig++ physics and manual journal November 2008
Luminosity determination in pp collisions at $\sqrt{s} = 7$ TeV using the ATLAS detector at the LHC journal April 2011
Supersymmetry-induced flavor-changing neutral-current top-quark processes at the CERN Large Hadron Collider journal April 2007
Parton distributions in the LHC era: MMHT 2014 PDFs journal May 2015
Total Top-Quark Pair-Production Cross Section at Hadron Colliders Through O ( α S 4 ) journal June 2013
Performance of algorithms that reconstruct missing transverse momentum in $$\sqrt{s}$$ s = 8 TeV proton–proton collisions in the ATLAS detector journal April 2017
CT10 next-to-next-to-leading order global analysis of QCD journal February 2014
Jet energy resolution in proton-proton collisions at $\sqrt{\mathrm{s}}=7\mbox{ TeV}$ recorded in 2010 with the ATLAS detector journal March 2013
Comix, a new matrix element generator journal December 2008
Flavor-changing top quark decays in R -parity-violating supersymmetric models journal July 1998
Parton distributions for the LHC journal July 2009
Confidence level computation for combining searches with small statistics journal September 1999
Jet energy measurement and its systematic uncertainty in proton–proton collisions at $$\sqrt{s}=7$$ s = 7  TeV with the ATLAS detector journal January 2015
Parton distributions with LHC data journal February 2013
Electron and photon energy calibration with the ATLAS detector using LHC Run 1 data journal October 2014
Top++: A program for the calculation of the top-pair cross-section at hadron colliders journal November 2014
Performance of pile-up mitigation techniques for jets in $$pp$$ p p collisions at $$\sqrt{s}=8$$ s = 8  TeV using the ATLAS detector journal October 2016
Muon reconstruction performance of the ATLAS detector in proton–proton collision data at $$\sqrt{s}$$ s =13 TeV journal May 2016
Herwig 7.0/Herwig++ 3.0 release note journal April 2016
An introduction to PYTHIA 8.2 journal June 2015
Top quark rare decays via loop-induced FCNC interactions in extended mirror fermion model journal February 2018
Pileup subtraction using jet areas journal January 2008
Geant4—a simulation toolkit
  • Agostinelli, S.; Allison, J.; Amako, K.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 506, Issue 3 https://doi.org/10.1016/S0168-9002(03)01368-8
journal July 2003
Presentation of search results: the CL s technique journal September 2002
Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal February 2011
Top-pair production at hadron colliders with next-to-next-to-leading logarithmic soft-gluon resummation journal April 2012
Parton distributions for the LHC text January 2007
NNLO corrections to top pair production at hadron colliders: the quark-gluon reaction journal January 2013
Performance of b -jet identification in the ATLAS experiment journal January 2016
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations text January 2014
Single-top hadroproduction in association with a W boson journal July 2008
QCD matrix elements + parton showers. The NLO case journal April 2013
Colour reconnections in Herwig++ journal November 2012
Parton distributions for the LHC run II journal April 2015
Event generation with SHERPA 1.1 journal February 2009
New Generation of Parton Distributions with Uncertainties from Global QCD Analysis journal July 2002
PYTHIA 6.4 physics and manual journal May 2006
Scattering amplitudes with open loops text January 2012
The anti-k_t jet clustering algorithm text January 2008
Herwig++ Physics and Manual text January 2008
Parton distributions for the LHC text January 2009
Top-pair production at hadron colliders with next-to-next-to-leading logarithmic soft-gluon resummation text January 2011
NNLO corrections to top-pair production at hadron colliders: the all-fermionic scattering channels text January 2012
Parton distributions with LHC data text January 2012
NNLO corrections to top pair production at hadron colliders: the quark-gluon reaction text January 2012
Top Quark Rare Decays via Loop-Induced FCNC Interactions in Extended Mirror Fermion Model text January 2017

Cited By (2)

Fingerprinting the top quark FCNC via anomalous Z t q couplings at the LHeC journal July 2019
Fingerprinting the Top quark FCNC via anomalous $Ztq$ couplings at the LHeC text January 2018

Similar Records

Search for flavour-changing neutral current top-quark decays t → qZ in proton-proton collisions at $\sqrt{s}=13 $ TeV with the ATLAS detector
Journal Article · Tue Jul 31 00:00:00 EDT 2018 · Journal of High Energy Physics (Online) · OSTI ID:1506322

Search for flavour-changing neutral current top-quark decays to qZ in pp collision data collected with the ATLAS detector at √s = 8 TeV
Journal Article · Fri Jan 08 00:00:00 EST 2016 · European Physical Journal. C, Particles and Fields · OSTI ID:1506322

Search for top quark decays tqH, with H → γγ, in $ \sqrt{s}=13 $ TeV pp collisions using the ATLAS detector
Journal Article · Thu Oct 19 00:00:00 EDT 2017 · Journal of High Energy Physics (Online) · OSTI ID:1506322

Related Subjects