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Title: Search for excited leptons in pp collisions at s = 7 TeV

Journal Article · · Physics Letters. B
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Results are presented of a search for compositeness in electrons and muons using a data sample of pp collisions at a center-of-mass energy $$\sqrt{s}$$ = 7 TeV collected with the CMS detector at the LHC and corresponding to an integrated luminosity of 5.0 inverse femtobarns. Excited leptons (l$$^\star$$) are assumed to be produced via contact interactions in conjunction with a standard model lepton and to decay via l$$^\star$$ to lγ, yielding a final state with two energetic leptons and a photon. The number of events observed in data is consistent with that expected from the standard model. The 95% confidence upper limits for the cross section for the production and decay of excited electrons (muons), with masses ranging from 0.6 to 2 TeV, are 1.48 to 1.24 fb (1.31 to 1.11 fb). Excited leptons with masses below 1.9 TeV are excluded for the case where the contact interaction scale equals the excited lepton mass. Finally, these are the best limits published to date.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA (United States); Argonne National Laboratory (ANL), Argonne, 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:
1406505
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-12-914-CMS; CMS-EXO-11-034; CERN-PH-EP-2012-261; arXiv:1210.2422; 1189987
Journal Information:
Physics Letters. B, Vol. 720, Issue 4-5; ISSN 0370-2693
Publisher:
ElsevierCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 17 works
Citation information provided by
Web of Science

References (32)

A search for excited leptons in pp collisions at <mml:math altimg="si1.gif" overflow="scroll" xmlns:xocs="http://www.elsevier.com/xml/xocs/dtd" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ja="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:cals="http://www.elsevier.com/xml/common/cals/dtd"><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>TeV</mml:mtext></mml:math> journal October 2011
New Generation of Parton Distributions with Uncertainties from Global QCD Analysis journal July 2002
MadGraph/MadEvent v4: the new web generation journal September 2007
Observable effects of the possible sub-structure of leptons and quarks journal May 1982
Simulations of supercollider physics journal January 1997
A quantum structuredynamic model of quarks, leptons, weak vector bosons and Higgs mesons journal February 1981
Composite models for quarks and leptons journal February 1984
Review of Particle Physics journal July 2010
Search for unstable heavy and excited leptons at LEP2 journal January 2000
A brief introduction to PYTHIA 8.1 journal June 2008
Search for excited leptons in proton-proton collisions at s = 7 TeV with the ATLAS detector journal April 2012
Search for excited leptons at 130–140 GeV journal September 1996
Are quarks composite? journal November 1975
Search for Excited and Exotic Muons in the μ γ Decay Channel in p p ¯ Collisions at s = 1.96 TeV journal November 2006
MCFM for the Tevatron and the LHC journal August 2010
Excited-quark and -lepton production at hadron colliders journal August 1990
Search for excited electrons in p p ¯ collisions at s = 1.96 TeV journal May 2008
PYTHIA 6.4 physics and manual journal May 2006
Composite models of leptons journal October 1974
Search for composite and exotic fermions at LEP 2 journal January 1999
Search for excited electrons in ep collisions at HERA journal August 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
Search for excited muons in p p ¯ collisions at s = 1.96 TeV journal June 2006
The use of Confidence or Fiducial Limits Illustrated in the case of the Binomial journal January 1934
Search for Excited and Exotic Electrons in the e γ Decay Channel in p p ¯ Collisions at s = 1.96 TeV journal March 2005
LHC Machine journal August 2008
Search for excited leptons at LEP journal August 2003
New Tests for Quark and Lepton Substructure journal March 1983
Search for composite and exotic fermions at LEP 2 journal March 1999
Search for unstable heavy and excited leptons at LEP2 journal May 2000
Interval estimation in the presence of nuisance parameters. 1. Bayesian approach preprint January 2004

Cited By (1)

Search for excited leptons in ℓℓγ final states in proton-proton collisions at s = 13 $$ \sqrt{\mathrm{s}}=13 $$ TeV journal April 2019