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Title: Search for third-generation scalar leptoquarks and heavy right-handed neutrinos in final states with two tau leptons and two jets in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV

A search is performed for third-generation scalar leptoquarks and heavy right-handed neutrinos in events containing one electron or muon, one hadronically decaying τ lepton, and at least two jets, using a $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV pp collision data sample corresponding to an integrated luminosity of 12.9 fb$$^{-1}$$ collected with the CMS detector at the LHC in 2016. The number of observed events is found to be in agreement with the standard model prediction. A limit is set at 95% confidence level on the product of the leptoquark pair production cross section and β$$^{2}$$, where β is the branching fraction of leptoquark decay to a τ lepton and a bottom quark. Assuming β = 1, third-generation leptoquarks with masses below 850 GeV are excluded at 95% confidence level. An additional search based on the same event topology involves heavy right-handed neutrinos, N$$_{R}$$, and right-handed W bosons, W$$_{R}$$, arising in a left-right symmetric extension of the standard model. In this search, W$$_{R}$$ bosons are assumed to decay to a tau lepton and N$$_{R}$$ followed by the decay of the N$$_{R}$$ to a tau lepton and an off-shell W$$_{R}$$ boson. Assuming the mass of the right-handed neutrino to be half of the mass of the right-handed W boson, W$$_{R}$$ boson masses below 2.9 TeV are excluded at 95% confidence level. Lastly, these results improve on the limits from previous searches for third-generation leptoquarks and heavy right-handed neutrinos with τ leptons in the final state.
Authors:
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Publication Date:
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-17-108-CMS; CMS-EXO-16-023; CERN-EP-2017-025; arXiv:1703.03995
Journal ID: ISSN 1029-8479; 1517191
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: 7; 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)
OSTI Identifier:
1352014