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Title: Search for electroweak production of a vector-like quark decaying to a top quark and a Higgs boson using boosted topologies in fully hadronic final states

A search is performed for electroweak production of a vector-like top quark partner T of charge 2/3 in association with a standard model top or bottom quark, using 2.3 fb –1 of proton-proton collision data at $$\sqrt{s}$$ = 13 TeV collected by the CMS experiment at the CERN LHC. The search targets T quarks decaying to a top quark and a Higgs boson in fully hadronic final states. For a T quark with mass above 1 TeV the daughter top quark and Higgs boson are highly Lorentz-boosted and can each appear as a single hadronic jet. Jet substructure and b tagging techniques are used to identify the top quark and Higgs boson jets, and to suppress the standard model backgrounds. An excess of events is searched for in the T quark candidate mass distribution in the data, which is found to be consistent with the expected backgrounds. Upper limits at 95% confidence level are set on the product of the single T quark production cross sections and the branching fraction B(T → tH), and these vary between 0.31 and 0.93 pb for T quark masses in the range 1000-1800 GeV. Finally, this is the first search for single electroweak production of a vector-like T quark in fully hadronic final states.
Authors:
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Publication Date:
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-16-634-CMS; CMS-B2G-16-005; CERN-EP-2016-290; arXiv:1612.05336
Journal ID: ISSN 1029-8479; 1504209
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359
Type:
Accepted Manuscript
Journal Name:
Journal of High Energy Physics (Online)
Additional Journal Information:
Journal Name: Journal of High Energy Physics (Online); Journal Volume: 2017; Journal Issue: 4; Journal ID: ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer Berlin
Research Org:
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 Org:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP) (SC-25)
Contributing Orgs:
The CMS Collaboration
Country of Publication:
United States
Language:
English
Subject:
72 PHYSICS OF ELEMENTARY PARTICLES AND FIELDS; Beyond Standard Model; Hadron-Hadron scattering (experiments); top physics
OSTI Identifier:
1339437