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Title: Search for dark matter in events with energetic, hadronically decaying top quarks and missing transverse momentum at $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV

Here, a search for dark matter is conducted in events with large missing transverse momentum and a hadronically decaying, Lorentz-boosted top quark. This study is performed using proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV, in data recorded by the CMS detector in 2016 at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of 36 fb$$^{-1}$$. New substructure techniques, including the novel use of energy correlation functions, are utilized to identify the decay products of the top quark. With no significant deviations observed from predictions of the standard model, limits are placed on the production of new heavy bosons coupling to dark matter particles. For a scenario with purely vector-like or purely axial-vector-like flavor changing neutral currents, mediator masses between 0.20 and 1.75 TeV are excluded at 95% confidence level, given a sufficiently small dark matter mass. Scalar resonances decaying into a top quark and a dark matter fermion are excluded for masses below 3.4 TeV, assuming a dark matter mass of 100 GeV.
Authors:
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Publication Date:
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-18-039-CMS; CMS-EXO-16-051; CERN-EP-2017-299; arXiv:1801.08427
Journal ID: ISSN 1029-8479; 1650462; TRN: US1801492
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: 2018; Journal Issue: 6; 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)
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; Dark matter; Hadron-Hadron scattering (experiments); Top physics
OSTI Identifier:
1420418