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

Title: Search for vectorlike leptons in multilepton final states in proton-proton collisions at s = 13 TeV

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

A search for vector-like leptons in multilepton final states is presented. The data sample corresponds to an integrated luminosity of 77.4 fb$$^{-1}$$ of proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV collected by the CMS experiment at the LHC in 2016 and 2017. Events are categorized by the multiplicity of electrons, muons, and hadronically decaying $$\tau$$ leptons. The missing transverse momentum and the scalar sum of the lepton transverse momenta are used to distinguish the signal from background. The observed results are consistent with the expectations from the standard model hypothesis. The existence of a vector-like lepton doublet, coupling to the third generation standard model leptons in the mass range of 120-790 GeV, is excluded at 95% confidence level. These are the most stringent limits yet on the production of a vector-like lepton doublet, coupling to the third generation standard model leptons.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA (United States); Univ. of Colorado, Boulder, CO (United States); Brown Univ., Providence, RI (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359; SC0010005; SC0010010
OSTI ID:
1542169
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1598627
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-19-318-CMS; arXiv:1905.10853; CMS-EXO-18-005; CERN-EP-2019-088; PRVDAQ; 1736896
Journal Information:
Physical Review D, Vol. 100, Issue 5; ISSN 2470-0010
Publisher:
American Physical Society (APS)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 33 works
Citation information provided by
Web of Science

References (71)

Review of Particle Physics journal August 2018
Extra vectorlike matter and the lightest Higgs scalar boson mass in low-energy supersymmetry journal February 2010
Higgs mass and muon anomalous magnetic moment in supersymmetric models with vectorlike matters journal October 2011
Explanation of the muon g 2 anomaly with vectorlike leptons and its implications for Higgs decays journal July 2013
Vectorlike leptons as the tip of the dark matter iceberg journal July 2014
Vectorlike leptons at the Large Hadron Collider journal December 2015
Search for heavy lepton resonances decaying to a Z boson and a lepton in pp collisions at s = 8 $$ \sqrt{s}=8 $$ TeV with the ATLAS detector journal September 2015
Search for heavy neutral and charged leptons in e+e− annihilation at LEP journal September 2001
The CMS trigger system journal January 2017
The CMS experiment at the CERN LHC journal August 2008
Particle-flow reconstruction and global event description with the CMS detector journal October 2017
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
Pileup subtraction using jet areas journal January 2008
Performance of electron reconstruction and selection with the CMS detector in proton-proton collisions at √ s = 8 TeV journal June 2015
Performance of the CMS muon detector and muon reconstruction with proton-proton collisions at √ s =13 TeV journal June 2018
Reconstruction and identification of τ lepton decays to hadrons and ντat CMS journal January 2016
Performance of reconstruction and identification of τ leptons decaying to hadrons and v τ in pp collisions at √ s =13 TeV journal October 2018
A New Method for Combining NLO QCD with Shower Monte Carlo Algorithms journal November 2004
Matching NLO QCD computations with parton shower simulations: the POWHEG method journal November 2007
A general framework for implementing NLO calculations in shower Monte Carlo programs: the POWHEG BOX journal June 2010
W+W−, WZ and ZZ production in the POWHEG BOX journal November 2011
$$W^+W^-$$ W + W - , $$WZ$$ W Z and $$ZZ$$ Z Z production in the POWHEG-BOX-V2 journal January 2014
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations journal July 2014
Higgs production via gluon fusion in the POWHEG approach in the SM and in the MSSM journal February 2012
Associated production of charged Higgs bosons and top quarks with POWHEG journal September 2012
Spin determination of single-produced resonances at hadron colliders journal April 2010
Spin and parity of a single-produced resonance at the LHC journal November 2012
Constraining anomalous H V V interactions at proton and lepton colliders journal February 2014
Constraining anomalous Higgs boson couplings to the heavy-flavor fermions using matrix element techniques journal September 2016
An introduction to PYTHIA 8.2 journal June 2015
Event generator tunes obtained from underlying event and multiparton scattering measurements journal March 2016
Parton distributions for the LHC run II journal April 2015
Parton distributions from high-precision collider data: NNPDF Collaboration journal October 2017
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
Measurement of the $ \mathrm{t}\overline{\mathrm{t}} $ production cross section in the dilepton channel in pp collisions at $ \sqrt{s}=7 $ TeV journal November 2012
Confidence level computation for combining searches with small statistics journal September 1999
Presentation of search results: the CL s technique journal September 2002
Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal February 2011
Erratum to: Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal July 2013
Performance of Electron Reconstruction and Selection with the CMS Detector in Proton-Proton Collisions at √s = 8 TeV text January 2015
The CMS trigger system text January 2017
Particle-flow reconstruction and global event description with the CMS detector text January 2017
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations text January 2014
Review of Particle Physics text January 2008
Event generator tunes obtained from underlying event and multiparton scattering measurements text January 2016
Performance of reconstruction and identification of τ leptons decaying to hadrons and vτ in pp collisions at √s=13 TeV text January 2018
Particle-flow reconstruction and global event description with the CMS detector text January 2017
Performance of the CMS muon detector and muon reconstruction with proton-proton collisions at √s=13 TeV text January 2018
Reconstruction and identification of τ lepton decays to hadrons and ν τ at CMS text January 2016
Performance of the CMS muon detector and muon reconstruction with proton-proton collisions at $\sqrt{s}=$ 13 TeV text January 2018
Review of Particle Physics text January 2018
Parton distributions from high-precision collider data text January 2017
Review of Particle Physics text January 2012
Particle-flow reconstruction and global event description with the CMS detector text January 2017
Performance of the CMS muon detector and muon reconstruction with proton-proton collisions at $\sqrt{s}=$ 13 TeV text January 2018
Reconstruction and identification of τ lepton decays to hadrons and ντ at CMS text January 2016
The CMS trigger system text January 2017
Parton distributions from high-precision collider data: NNPDF Collaboration text January 2017
Matching NLO QCD computations with Parton Shower simulations: the POWHEG method text January 2007
The anti-k_t jet clustering algorithm text January 2008
Extra vector-like matter and the lightest Higgs scalar boson mass in low-energy supersymmetry text January 2009
W+W-, WZ and ZZ production in the POWHEG BOX text January 2011
Higgs production via gluon fusion in the POWHEG approach in the SM and in the MSSM text January 2011
Associated production of charged Higgs bosons and top quarks with POWHEG text January 2012
Constraining anomalous Higgs boson couplings to the heavy flavor fermions using matrix element techniques text January 2016
The CMS trigger system text January 2016
Performance of the CMS muon detector and muon reconstruction with proton-proton collisions at $\sqrt{s}=$ 13 TeV text January 2018
Search for Heavy Neutral and Charged Leptons in e+ e- Annihilation at LEP text January 2001
A New Method for Combining NLO QCD with Shower Monte Carlo Algorithms text January 2004
Particle-flow reconstruction and global event description with the CMS detector text January 2017

Figures / Tables (8)