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

Title: Combination of searches for heavy resonances decaying into bosonic and leptonic final states using 36 fb - 1 of proton-proton collision data at s = 13 TeV with the ATLAS detector

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

Searches for new heavy resonances decaying into different pairings of W, Z, or Higgs bosons, as well as directly into leptons, are presented using a data sample corresponding to 36.1 fb-1 of pp collisions at $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV collected during 2015 and 2016 with the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider. Analyses selecting bosonic decay modes in the qqqq, ννqq, ℓνqq, ℓℓqq, ℓνℓν, ℓℓνν, ℓνℓℓ, ℓℓℓℓ, qqbb, ννbb, ℓνbb, and ℓℓbb final states are combined, searching for a narrow-width resonance. Likewise, analyses selecting the leptonic ℓν and ℓℓ final states are also combined. These two sets of analyses are then further combined. No significant deviation from the Standard Model predictions is observed. Three benchmark models are tested: a model predicting the existence of a new heavy scalar singlet, a simplified model predicting a heavy vector-boson triplet, and a bulk Randall-Sundrum model with a heavy spin-2 Kaluza-Klein excitation of the graviton. Cross section limits are set at the 95% confidence level using an asymptotic approximation and are compared with predictions for the benchmark models. These limits are also expressed in terms of constraints on couplings of the heavy vector-boson triplet to quarks, leptons, and the Higgs boson. The data exclude a heavy vector-boson triplet with mass below 5.5 TeV in a weakly coupled scenario and 4.5 TeV in a strongly coupled scenario, as well as a Kaluza-Klein graviton with mass below 2.3 TeV.

Research Organization:
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States); Univ. of Massachusetts, Hadley, MA (United States); Univ. of Michigan, Ann Arbor, MI (United States); Univ. of Illinois at Urbana-Champaign, IL (United States); Harvard Univ., Cambridge, MA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
ATLAS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-05CH11231; SC0010004; SC0007859; SC0007881; SC0018928
OSTI ID:
1474004
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1481761; OSTI ID: 1639912; OSTI ID: 1729895
Journal Information:
Physical Review D, Journal Name: Physical Review D Vol. 98 Journal Issue: 5; ISSN 2470-0010
Publisher:
American Physical Society (APS)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 59 works
Citation information provided by
Web of Science

References (60)

Large Mass Hierarchy from a Small Extra Dimension journal October 1999
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
New parton distribution functions from a global analysis of quantum chromodynamics journal February 2016
Unity of All Elementary-Particle Forces journal February 1974
Search for heavy resonances decaying into WW in the $$e\nu \mu \nu $$ e ν μ ν final state in pp collisions at $$\sqrt{s}=13$$ s = 13 $$\,\text {TeV}$$ TeV with the ATLAS detector journal January 2018
Scattering Amplitudes with Open Loops journal March 2012
The EvtGen particle decay simulation package journal April 2001
A general framework for implementing NLO calculations in shower Monte Carlo programs: the POWHEG BOX journal June 2010
Power counting to better jet observables journal December 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
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
Gauge model with light W and Z bosons journal August 1980
Unified interactions of leptons and hadrons journal September 1975
Jet energy scale measurements and their systematic uncertainties in proton-proton collisions at s = 13 TeV with the ATLAS detector journal October 2017
Event generation with SHERPA 1.1 journal February 2009
The ATLAS Simulation Infrastructure journal September 2010
Search for heavy resonances decaying to a W or Z boson and a Higgs boson in the q q ¯ ( ) b b ¯ final state in pp collisions at s = 13   TeV with the ATLAS detector journal November 2017
The ATLAS Experiment at the CERN Large Hadron Collider journal August 2008
Derivation of gauge invariance from high-energy unitarity bounds on the S matrix journal August 1974
Successive combination jet algorithm for hadron collisions journal October 1993
Erratum: Lepton number as the fourth "color" journal February 1975
Lepton number as the fourth "color" journal July 1974
Search for heavy ZZ resonances in the $$\ell ^+\ell ^-\ell ^+\ell ^-$$ ℓ + ℓ - ℓ + ℓ - and $$\ell ^+\ell ^-\nu \bar{\nu }$$ ℓ + ℓ - ν ν ¯ final states using proton–proton collisions at $$\sqrt{s}= 13$$ s = 13   $$\text {TeV}$$ TeV with the ATLAS detector journal April 2018
NLO Higgs boson production via gluon fusion matched with shower in POWHEG journal April 2009
Theory and phenomenology of two-Higgs-doublet models journal July 2012
Search for heavy resonances decaying into a W or Z boson and a Higgs boson in final states with leptons and b-jets in 36 fb−1 of s = 13 $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV pp collisions with the ATLAS detector journal March 2018
Performance of algorithms that reconstruct missing transverse momentum in $$\sqrt{s}$$ s = 8 TeV proton–proton collisions in the ATLAS detector journal April 2017
Search for new high-mass phenomena in the dilepton final state using 36 fb−1 of proton-proton collision data at s = 13 $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV with the ATLAS detector journal October 2017
Jet energy measurement with the ATLAS detector in proton-proton collisions at $\sqrt{\mathrm{s}}=7\ \mathrm{TeV}$ journal March 2013
A brief introduction to PYTHIA 8.1 journal June 2008
New parton distributions for collider physics journal October 2010
Identification of boosted, hadronically decaying W bosons and comparisons with ATLAS data taken at $$\sqrt{s} = 8$$ s = 8  TeV journal March 2016
On the effect of resonances in composite Higgs phenomenology journal October 2011
Comix, a new matrix element generator journal December 2008
Searches for heavy diboson resonances in pp collisions at s = 13 $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV with the ATLAS detector journal September 2016
Parton distributions with LHC data journal February 2013
The TeV physics of strongly interacting W's and Z's journal January 1985
Warped gravitons at the CERN LHC and beyond journal August 2007
Measurement of the Z/γ * boson transverse momentum distribution in pp collisions at s = 7 $$ \sqrt{s}=7 $$ TeV with the ATLAS detector journal September 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
Search for W W/W Z resonance production in ℓνqq final states in pp collisions at s = 13 $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV with the ATLAS detector journal March 2018
Muon reconstruction performance of the ATLAS detector in proton–proton collision data at $$\sqrt{s}$$ s =13 TeV journal May 2016
Heavy vector triplets: bridging theory and data journal September 2014
Erratum: Derivation of gauge invariance from high-energy unitarity bounds on the S matrix journal February 1975
Combination of searches for heavy resonances decaying to WW, WZ, ZZ, WH, and ZH boson pairs in proton–proton collisions at s = 8 and 13 TeV journal November 2017
Erratum to: Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal July 2013
Relationship between longitudinally polarized vector bosons and their unphysical scalar partners journal November 1986
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
Electroweak limits on general new vector bosons journal September 2010
Search for a new heavy gauge-boson resonance decaying into a lepton and missing transverse momentum in 36 fb $$^{-1}$$ - 1 of pp collisions at $$\sqrt{s} = 13$$ s = 13  TeV with the ATLAS experiment journal May 2018
Performance of b -jet identification in the ATLAS experiment journal January 2016
Luminosity determination in pp collisions at $$\sqrt{s}$$ s = 8 TeV using the ATLAS detector at the LHC journal November 2016
Combining searches of Z′ and W′ bosons journal January 2013
Search for diboson resonances with boson-tagged jets in pp collisions at s = 13  TeV with the ATLAS detector journal February 2018
Topological cell clustering in the ATLAS calorimeters and its performance in LHC Run 1 text January 2017
Performance of the ATLAS trigger system in 2015 text January 2017

Cited By (4)