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Title: Search for a new scalar resonance in flavour-changing neutral-current top-quark decays $t → qX (q = u, c)$, with $$X → b\overline{b} $$, in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV with the ATLAS detector

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
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A search for flavour-changing neutral-current decays of a top quark into an up-type quark (either up or charm) and a light scalar particle X decaying into a bottom anti-bottom quark pair is presented. The search focuses on top-quark pair production where one top quark decays to qX, with X → $$b\bar{b}$$, and the other top quark decays according to the Standard Model, with the W boson decaying leptonically. The final state is thus characterised by an isolated electron or muon and at least four jets. Events are categorised according to the multiplicity of jets and jets tagged as originating from b-quarks, and a neural network is used to discriminate between signal and background processes. The data analysed correspond to 139 fb–1 of proton–proton collisions at a centre-of-mass energy of 13 TeV, recorded with the ATLAS detector at the LHC. The 95% confidence-level upper limits between 0.019% and 0.062% are derived for the branching fraction $$\mathcal{B}$$(t → uX) and between 0.018% and 0.078% for the branching fraction $$\mathcal{B}$$(t → cX), for masses of the scalar particle X between 20 and 160 GeV.

Research Organization:
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
Atlas Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-05CH11231
OSTI ID:
2281867
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Vol. 2023, Issue 7; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer NatureCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

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