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Title: A search for an excited muon decaying to a muon and two jets in pp collisions at $$\sqrt{s}\;=\;8\;{\rm{TeV}}$$ with the ATLAS detector

In this study, a new search signature for excited leptons is explored. Excited muons are sought in the channel $${pp}\to \mu {\mu }^{* }\to \mu \mu \ {\rm{jet}}\;{\rm{jet}}$$, assuming both the production and decay occur via a contact interaction. The analysis is based on 20.3 fb–1 of pp collision data at a centre-of-mass energy of $$\sqrt{s}\;=\;8\;{\rm{TeV}}$$ taken with the ATLAS detector at the large hadron collider. No evidence of excited muons is found, and limits are set at the 95% confidence level on the cross section times branching ratio as a function of the excited-muon mass $${m}_{{\mu }^{* }}$$. For $${m}_{{\mu }^{* }}$$ between 1.3 and 3.0 TeV, the upper limit on $$\sigma B({\mu }^{* }\to \mu q\bar{q}$$) is between 0.6 and 1 fb. Limits on $$\sigma B$$ are converted to lower bounds on the compositeness scale Λ. In the limiting case $${\rm{\Lambda }}={m}_{{\mu }^{* }}$$, excited muons with a mass below 2.8 TeV are excluded. With the same model assumptions, these limits at larger $${\mu }^{* }$$ masses improve upon previous limits from traditional searches based on the gauge-mediated decay $${\mu }^{* }\to \mu \gamma $$.
Authors:
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Publication Date:
OSTI Identifier:
1281025
Grant/Contract Number:
AC02-76SF00515
Type:
Accepted Manuscript
Journal Name:
New Journal of Physics
Additional Journal Information:
Journal Volume: 18; Journal Issue: 7; Journal ID: ISSN 1367-2630
Publisher:
IOP Publishing
Research Org:
SLAC National Accelerator Laboratory (SLAC), Menlo Park, CA (United States)
Sponsoring Org:
USDOE Office of Science (SC)
Country of Publication:
United States
Language:
English
Subject:
72 PHYSICS OF ELEMENTARY PARTICLES AND FIELDS excited leptons; lepton compositeness; leptoquarks