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Title: Search for top quark partners with charge 5/3 in the same-sign dilepton and single-lepton final states in proton-proton collisions at $$\sqrt{s}=13$$ TeV

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
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A search for the pair production of heavy fermionic partners of the top quark with charge 5/3 (X$$_{5/3}$$) is performed in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV with the CMS detector at the CERN LHC. The data sample analyzed corresponds to an integrated luminosity of 35.9 fb$$^{-1}$$. The X$$_{5/3}$$ quark is assumed always to decay into a top quark and a W boson. Both the right-handed and left-handed X$$_{5/3}$$ couplings to the W boson are considered. Final states with either a pair of same-sign leptons or a single lepton are studied. No significant excess of events is observed above the expected standard model background. Lower limits at 95% confidence level on the X$$_{5/3}$$ quark mass are set at 1.33 and 1.30 TeV respectively for the case of right-handed and left-handed couplings to W bosons in a combination of the same-sign dilepton and single-lepton final states.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Lab. (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Lab. (LLNL), Livermore, CA (United States); Brown Univ., Providence, RI (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
The CMS collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359; SC0010010
OSTI ID:
1484202
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1596572
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-18-650-CMS; arXiv:1810.03188; CMS-B2G-17-014; CERN-EP-2018-258; 1697570
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Vol. 2019, Issue 3; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer BerlinCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 13 works
Citation information provided by
Web of Science

References (62)

A positive-weight next-to-leading-order Monte Carlo for heavy flavour hadroproduction journal September 2007
Light custodians and Higgs physics in composite models journal March 2012
Combination of the Searches for Pair-Produced Vectorlike Partners of the Third-Generation Quarks at s = 13 TeV with the ATLAS Detector journal November 2018
Review of Particle Physics text January 2008
A general framework for implementing NLO calculations in shower Monte Carlo programs: the POWHEG BOX journal June 2010
Measurement of the differential cross section for top quark pair production in pp collisions at $$\sqrt{s} = 8\,\text {TeV} $$ s = 8 TeV journal November 2015
CMS tracking performance results from early LHC operation text January 2010
CMS tracking performance results from early LHC operation text January 2010
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations journal July 2014
NNLO corrections to top-pair production at hadron colliders: the all-fermionic scattering channels journal December 2012
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
The minimal composite Higgs model journal July 2005
Comparative study of various algorithms for the merging of parton showers and matrix elements in hadronic collisions journal December 2007
Review of Particle Physics journal August 2018
Percent-Level-Precision Physics at the Tevatron: Next-to-Next-to-Leading Order QCD Corrections to q q ¯ t t ¯ + X journal September 2012
Matching NLO QCD computations with parton shower simulations: the POWHEG method journal November 2007
Tuning PYTHIA 8.1: the Monash 2013 tune journal August 2014
Merging meets matching in MC@NLO journal December 2012
Reconstruction of electrons with the Gaussian-sum filter in the CMS tracker at the LHC journal July 2005
Total Top-Quark Pair-Production Cross Section at Hadron Colliders Through O ( α S 4 ) journal June 2013
Combination of the Searches for Pair-Produced Vectorlike Partners of the Third-Generation Quarks at sqrt[s]=13 TeV with the ATLAS Detector. text January 2018
Event generator tunes obtained from underlying event and multiparton scattering measurements text January 2016
Techniques for improved heavy particle searches with jet substructure journal September 2009
Maximizing boosted top identification by minimizing N-subjettiness journal February 2012
Soft drop journal May 2014
Determination of jet energy calibration and transverse momentum resolution in CMS journal November 2011
The catchment area of jets journal April 2008
Performance of electron reconstruction and selection with the CMS detector in proton-proton collisions at √ s = 8 TeV journal June 2015
Search for new physics in same-sign dilepton events in proton–proton collisions at $$\sqrt{s} = 13\,\text {TeV} $$ s = 13 TeV journal August 2016
CMS tracking performance results from early LHC operation journal November 2010
Top++: A program for the calculation of the top-pair cross-section at hadron colliders journal November 2014
Merging meets matching in MC@NLO text January 2012
Discovering the top partners at the LHC using same-sign dilepton final states journal June 2008
An introduction to PYTHIA 8.2 journal June 2015
Pileup subtraction using jet areas journal January 2008
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
Automatic spin-entangled decays of heavy resonances in Monte Carlo simulations journal March 2013
Top-pair production at hadron colliders with next-to-next-to-leading logarithmic soft-gluon resummation journal April 2012
Search for vectorlike B quarks in events with one isolated lepton, missing transverse momentum, and jets at s = 8 TeV with the ATLAS detector journal June 2015
NNLO corrections to top pair production at hadron colliders: the quark-gluon reaction journal January 2013
Flavor at ssc energies: A new mechanism for dynamically generated fermion masses journal November 1991
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 journal March 2016
A first top partner hunter’s guide journal April 2013
Heavy vector-like quark with charge 5/3 at the LHC journal March 2013
A New Method for Combining NLO QCD with Shower Monte Carlo Algorithms journal November 2004
Parton distributions for the LHC run II journal April 2015
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
Review of Particle Physics text January 2018
Search for vector-like B quarks in events with one isolated lepton, missing transverse momentum and jets at √s = 8 TeV with the ATLAS detector text January 2015
Review of Particle Physics text January 2012
Matching NLO QCD computations with Parton Shower simulations: the POWHEG method text January 2007
Techniques for improved heavy particle searches with jet substructure text January 2009
Maximizing Boosted Top Identification by Minimizing N-subjettiness text January 2011
Light Custodians and Higgs Physics in Composite Models text January 2011
Top-pair production at hadron colliders with next-to-next-to-leading logarithmic soft-gluon resummation text January 2011
NNLO corrections to top-pair production at hadron colliders: the all-fermionic scattering channels text January 2012
Merging meets matching in MC@NLO text January 2012
NNLO corrections to top pair production at hadron colliders: the quark-gluon reaction text January 2012
Automatic spin-entangled decays of heavy resonances in Monte Carlo simulations text January 2012
Search for vector-like $B$ quarks in events with one isolated lepton, missing transverse momentum and jets at $\sqrt{s}=$ 8 TeV with the ATLAS detector text January 2015
The Minimal Composite Higgs Model text January 2004

Cited By (6)

Sum rule improved double parton distributions in position space journal May 2020
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