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

Title: Search for pair-produced vectorlike B quarks in proton-proton collisions at s = 8 TeV

Journal Article · · Physical Review D
; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; more »; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; « less

A search for the production of a heavy B quark, having electric charge -1/3 and vector couplings to W, Z, and H bosons, is carried out using proton-proton collision data recorded at the CERN LHC by the CMS experiment, corresponding to an integrated luminosity of 19.7 fb-1. The B quark is assumed to be pair-produced and to decay in one of three ways: to tW, bZ, or bH. The search is carried out in final states with one, two, and more than two charged leptons, as well as in fully hadronic final states. Each of the channels in the exclusive final-state topologies is designed to be sensitive to specific combinations of the B quark-antiquark pair decays. The observed event yields are found to be consistent with the standard model expectations in all the fi- nal states studied. Our statistical combination of these results was performed and upper limits were set on the cross section of the strongly produced B quark-antiquark pairs as a function of the B quark mass. Additionally, lower limits on the B quark mass between 740 and 900 GeV are set at a 95% confidence level, depending on the values of the branching fractions of the B quark to tW, bZ, and bH. Overall, these limits are the most stringent to date.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Lab. (FNAL), Batavia, IL (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359
OSTI ID:
1257504
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1221320
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-15-327-CMS; PRVDAQ; 112009
Journal Information:
Physical Review D, Journal Name: Physical Review D Vol. 93 Journal Issue: 11; ISSN 2470-0010
Publisher:
American Physical SocietyCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 20 works
Citation information provided by
Web of Science

References (54)

Vector boson pair production at the LHC journal July 2011
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
Quarks and leptons beyond the third generation journal June 2000
Extra vectorlike matter and the lightest Higgs scalar boson mass in low-energy supersymmetry journal February 2010
HATHOR – HAdronic Top and Heavy quarks crOss section calculatoR journal April 2011
Sealing the fate of a fourth generation of fermions journal September 2012
Search for new particles leading to Z + jets final states in p p ¯ collisions at s = 1.96 TeV journal October 2007
A general framework for implementing NLO calculations in shower Monte Carlo programs: the POWHEG BOX journal June 2010
Identification of b-quark jets with the CMS experiment journal April 2013
Measurement of the differential cross section for top quark pair production in pp collisions at $$\sqrt{s} = 8\,\text {TeV} $$ s = 8 TeV journal November 2015
Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC journal September 2012
PYTHIA 6.4 physics and manual journal May 2006
Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC journal September 2012
Light Higgs and vector-like quarks without prejudice journal July 2013
The minimal composite Higgs model journal July 2005
Recombination algorithms and jet substructure: Pruning as a tool for heavy particle searches journal May 2010
Identifying top partners at LHC journal November 2009
Identifying boosted objects with N-subjettiness journal March 2011
Performance of CMS muon reconstruction in pp collision events at √s = 7 TeV journal October 2012
Matching NLO QCD computations with parton shower simulations: the POWHEG method journal November 2007
The CMS experiment at the CERN LHC journal August 2008
Top quarks and electroweak symmetry breaking in little Higgs models journal April 2004
Identification techniques for highly boosted W bosons that decay into hadrons journal December 2014
LHC Signatures of Vector-Like Quarks journal January 2013
Total Top-Quark Pair-Production Cross Section at Hadron Colliders Through O ( α S 4 ) journal June 2013
Search for production of vector-like quark pairs and of four top quarks in the lepton-plus-jets final state in pp collisions at s = 8 $$ \sqrt{s}=8 $$ TeV with the ATLAS detector journal August 2015
New Generation of Parton Distributions with Uncertainties from Global QCD Analysis journal July 2002
Jet Substructure as a New Higgs-Search Channel at the Large Hadron Collider journal June 2008
t $ \bar{\mathrm{t}} $ W± + t $ \bar{\mathrm{t}} $ Z hadroproduction at NLO accuracy in QCD with Parton Shower and Hadronization effects journal November 2012
Determination of jet energy calibration and transverse momentum resolution in CMS journal November 2011
W physics at the LHC with FEWZ 2.1 journal January 2013
Performance of electron reconstruction and selection with the CMS detector in proton-proton collisions at √ s = 8 TeV journal June 2015
A New Method for Combining NLO QCD with Shower Monte Carlo Algorithms journal November 2004
Combining QCD and electroweak corrections to dilepton production in the framework of the FEWZ simulation code journal November 2012
Erratum: NLO single-top production matched with shower in POWHEG: s- and t-channel contributions journal February 2010
Observation of a new boson with mass near 125 GeV in pp collisions at $ \sqrt{s}=7 $ and 8 TeV journal June 2013
Electroweak Symmetry Breaking via a Top Condensation Seesaw Mechanism journal September 1998
NLO single-top production matched with shower in POWHEG: s - and t -channel contributions journal September 2009
Handbook of vectorlike quarks: Mixing and single production journal November 2013
LHC signatures of a vectorlike b journal September 2011
MadEvent: automatic event generation with MadGraph journal February 2003
Pileup subtraction using jet areas journal January 2008
Higgs as a holographic pseudo-Goldstone boson journal November 2003
Heavy families: Masses and mixings journal January 1985
Q→qZ decays at Tevatron and SSC energies journal March 1991
FEWZ 2.0: A code for hadronic Z production at next-to-next-to-leading order journal November 2011
Top-pair production at hadron colliders with next-to-next-to-leading logarithmic soft-gluon resummation journal April 2012
A fermionic top partner: naturalness and the LHC journal July 2012
NNLL threshold resummation for top-pair and single-top production journal July 2014
Performance of τq-lepton reconstruction and identification in CMS journal January 2012
Smoking-gun signatures of little Higgs models journal January 2006
The Minimal Moose for a Little Higgs journal August 2002
Better jet clustering algorithms journal August 1997
$$ t\overline t {W^{\pm }} $$ production and decay at NLO journal July 2012

Cited By (5)

Search for pair-produced vectorlike B quarks in proton-proton collisions at $\sqrt{s}$=8 TeV text January 2016
750 GeV diphoton resonance in a vector-like extension of Hill model at a 100 TeV hadron collider journal September 2016
Neutrinoless double beta decay in minimal left–right symmetric model with universal seesaw journal December 2018
Exotic signals of vectorlike quarks journal June 2018
From the Trees to the Forest: A Review of Radiative Neutrino Mass Models journal December 2017