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Title: Search for single production of vector-like quarks decaying to a Z boson and a top or a bottom quark in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
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A search for single production of vector-like quarks, T and B, decaying into a Z boson and a top or a bottom quark, respectively, is presented. The search is performed using data collected by the CMS experiment at the LHC in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV, corresponding to an integrated luminosity of 2.3fb$$^{-1}$$. An exotic T quark production mode through the decay of a heavy Z' resonance is also considered. The search is performed in events with a Z boson decaying leptonically, accompanied by a bottom or a top quark decaying hadronically. No excess of events is observed over the standard model background expectation. Products of production cross section and branching fraction for T and B quarks from 1.26 and 0.13 pb are excluded at 95% confidence level for the range of resonance mass considered, which is between 0.7 and 1.7 TeV. Limits on the product of the Z' boson production cross section and branching fraction, with the Z' boson decaying to the Tt final state, are set between 0.31 and 0.13 pb, for Z' boson masses in the range from 1.5 to 2.5 TeV. Finally, this is the first search at 13 TeV for single production of vector-like quarks in events with a Z boson decaying leptonically accompanied by boosted jets.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Lab. (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Lab. (LLNL), Livermore, CA (United States); Argonne National Lab. (ANL), Argonne, IL (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
The CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359
OSTI ID:
1371839
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-17-263-CMS; CMS-B2G-16-001; CERN-EP-2016-326; arXiv:1701.07409; 1510567
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Vol. 2017, Issue 5; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer BerlinCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 11 works
Citation information provided by
Web of Science

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Hunting composite vector resonances at the LHC: naturalness facing data journal December 2014
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Event generator tunes obtained from underlying event and multiparton scattering measurements journal March 2016
Description and performance of track and primary-vertex reconstruction with the CMS tracker journal October 2014
Performance of CMS muon reconstruction in pp collision events at √s = 7 TeV journal October 2012
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Observation of a new Boson at a mass of 125 gev with the cms Experiment at the lhc conference March 2015
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations text January 2014
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Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC text January 2018
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