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

Title: Search for associated production of a Z boson with a single top quark and for tZ flavour-changing interactions in pp collisions at $$ \sqrt{s}=8 $$ TeV

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; more »; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; « less

Here, a search for the production of a single top quark in association with a Z boson is presented, both to identify the expected standard model process and to search for flavour-changing neutral current interactions. The data sample corresponds to an integrated luminosity of 19.7 fb–1 recorded by the CMS experiment at the LHC in proton-proton collisions at √s = 8 TeV. Final states with three leptons (electrons or muons) and at least one jet are investigated. An events yield compatible with tZq standard model production is observed, and the corresponding cross section is measured to be σ(pp → tZq → ℓνbℓ+q) = 10–7+8 fb with a significance of 2.4 standard deviations. No presence of flavour-changing neutral current production of tZq is observed. Exclusion limits at 95% confidence level on the branching fractions of a top quark decaying to a Z boson and an up or a charm quark are found to be Β(t → Zu) < 0.022% and Β(t → Zc) < 0.049%.

Research Organization:
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 Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
The CMS collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359
OSTI ID:
1352039
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-17-115-CMS; CMS-TOP-12-039; CERN-EP-2016-324; arXiv:1702.01404; 1512295
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Vol. 2017, Issue 7; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer BerlinCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 3 works
Citation information provided by
Web of Science

References (58)

Observation of the Top Quark journal April 1995
Measurement of the t -Channel Single Top Quark Production Cross Section in p p Collisions at s = 7 TeV journal August 2011
Vector boson pair production at the LHC journal July 2011
The Fast Simulation of the CMS Experiment journal June 2014
Effects of mixing with quark singlets journal February 2003
Probing top anomalous couplings at the LHC with trilepton signatures in the single top mode journal August 2013
New Generation of Parton Distributions with Uncertainties from Global QCD Analysis journal July 2002
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
Search for flavour-changing neutral current top-quark decays to $$\varvec{qZ}$$ q Z in $$\varvec{pp}$$ p p collision data collected with the ATLAS detector at $$\varvec{\sqrt{s}=8}$$ s = 8  TeV journal January 2016
t $ \bar{\mathrm{t}} $ W± + t $ \bar{\mathrm{t}} $ Z hadroproduction at NLO accuracy in QCD with Parton Shower and Hadronization effects journal November 2012
Pileup measurement and mitigation techniques in CMS journal December 2012
Search for single top-quark production via flavour-changing neutral currents at 8 TeV with the ATLAS detector journal January 2016
Search for Flavor-Changing Neutral Currents in Top-Quark Decays t Z q in p p Collisions at s = 8 TeV journal May 2014
Comprehensive measurements of t -channel single top-quark production cross sections at s = 7 TeV with the ATLAS detector journal December 2014
Measurement of top quark–antiquark pair production in association with a W or Z boson in pp collisions at $$\sqrt{s} = 8$$ s = 8 $$\,\text {TeV}$$ TeV journal September 2014
Measurement of Inclusive W and Z Boson Production Cross Sections in p p Collisions at s = 8 TeV journal May 2014
Search for the Flavor-Changing Neutral-Current Decay t Z q in p p ¯ Collisions at s = 1.96 TeV journal November 2008
A general framework for implementing NLO calculations in shower Monte Carlo programs: the POWHEG BOX journal June 2010
PYTHIA 6.4 physics and manual journal May 2006
Rare top quark decays t cV in the top-color-assisted technicolor model journal July 2003
Flavor-changing top quark decays in R -parity-violating supersymmetric models journal July 1998
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations journal July 2014
Zt and γt production via top flavour-changing neutral couplings at the Fermilab Tevatron journal September 1999
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
Parton distributions with LHC data journal February 2013
Top++: A program for the calculation of the top-pair cross-section at hadron colliders journal November 2014
An introduction to PYTHIA 8.2 journal June 2015
Observation of Top Quark Production in p ¯ p Collisions with the Collider Detector at Fermilab journal April 1995
UFO – The Universal FeynRules Output journal June 2012
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
Search for flavor changing neutral currents via quark–gluon couplings in single top quark production using 2.3 fb−1 of <mml:math altimg="si1.gif" overflow="scroll" xmlns:xocs="http://www.elsevier.com/xml/xocs/dtd" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ja="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:cals="http://www.elsevier.com/xml/common/cals/dtd"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:math> collisions journal September 2010
Electroweak gauge boson production at hadron colliders through O ( α s 2 ) journal December 2006
Observation of the Associated Production of a Single Top Quark and a W Boson in p p Collisions at s = 8 TeV journal June 2014
Measurement of the $${\varvec{t\bar{t}Z}}$$ t t ¯ Z and $${\varvec{t\bar{t}W}}$$ t t ¯ W production cross sections in multilepton final states using 3.2 fb $$^{-1}$$ - 1 of $$\varvec{pp}$$ p p collisions at $$\sqrt{s}$$ s = 13 TeV with the ATLAS detector journal January 2017
Matching NLO QCD computations with parton shower simulations: the POWHEG method journal November 2007
Fitting using finite Monte Carlo samples journal October 1993
Evidence for single top-quark production in the s-channel in proton–proton collisions at s = 8   TeV with the ATLAS detector using the Matrix Element Method journal May 2016
Event generator tunes obtained from underlying event and multiparton scattering measurements journal March 2016
FeynRules  2.0 — A complete toolbox for tree-level phenomenology journal August 2014
$$ t\overline t {W^{\pm }} $$ production and decay at NLO journal July 2012
Performance of electron reconstruction and selection with the CMS detector in proton-proton collisions at √ s = 8 TeV journal June 2015
Performance of CMS muon reconstruction in pp collision events at √s = 7 TeV journal October 2012
The performance of the CMS muon detector in proton-proton collisions at √ s = 7 TeV at the LHC journal November 2013
Single-top Wt-channel production matched with parton showers using the POWHEG method journal February 2011
Determination of jet energy calibration and transverse momentum resolution in CMS journal November 2011
Identification of b-quark jets with the CMS experiment journal April 2013
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations text January 2014
Event generator tunes obtained from underlying event and multiparton scattering measurements text January 2016
Search for single top-quark production via flavour-changing neutral currents at 8 TeV with the ATLAS detector text January 2016
Measurement of the t-channel single top quark production cross section in pp collisions at √s=7 TeV text January 2011
Comprehensive measurements of t-channel single top-quark production cross sections at sqrts = 7 TeV with the ATLAS detector text January 2014
Measurement of the t-Channel Single Top Quark Production Cross Section in pp Collisions at √s=7 TeV text January 2011
Matching NLO QCD computations with Parton Shower simulations: the POWHEG method text January 2007
The anti-k_t jet clustering algorithm text January 2008
Vector boson pair production at the LHC text January 2011
Parton distributions with LHC data text January 2012
Observation of the associated production of a single top quark and a W boson in pp collisions at sqrt(s) = 8 TeV text January 2014
New Generation of Parton Distributions with Uncertainties from Global QCD Analysis text January 2002

Cited By (1)

Constraining top quark flavor violation and dipole moments through three and four top quark productions at the LHC journal November 2018