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Search for $W' \rightarrow tb \rightarrow qqbb$ Decays in pp Collisions at $\sqrt{s}$ = 8 TeV with the ATLAS Detector

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2014

 GO

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Report No.: CERN-PH-EP-2014-152; arXiv:1408.0886

Abstract: A search for a massive $W'$ gauge boson is performed with the ATLAS detector at the LHC in pp collisions at a centre-of-mass energy of $\sqrt{s}$ = 8 TeV, corresponding to 20.3 fb$^{-1}$ of integrated luminosity. This analysis is done in the $W' \rightarrow tb \rightarrow qqbb$ mode for $W'$ masses above 1.5 TeV, where the $W'$ decay products are highly boosted. Novel jet substructure techniques are used to identify jets from high-momentum top quarks to ensure high sensitivity, independent of $W'$ mass, up to 3 TeV; b-tagging is also used to identify jets originating from b-quarks. The data are consistent with Standard Model background-only expectations, and upper limits at 95% confidence level are set on the $W' \rightarrow tb$ cross section times branching ratio ranging from 0.16 pb to 0.33 pb for left-handed $W'$ bosons, and ranging from 0.10 pb to 0.21 pb for $W'$ bosons with purely right-handed couplings. Upper limits at 95% confidence level are set on the $W'$-boson coupling to tb as a function of the $W'$ mass using an effective field theory approach, which is independent of details of particular models predicting a $W'$ boson.

Keyword(s): coupling: right-handed ; bottom: particle identification ; p p: scattering ; ATLAS ; effective field theory ; channel cross section ; branching ratio ; CERN LHC Coll ; coupling: left-handed ; sensitivity ; W': search for ; W': hadronic decay ; top: particle identification ; shape analysis: jet ; experimental results ; W' --> top bottom ; 8000 GeV-cms


Note: 10 pages plus author list + cover page (24 pages total), 7 figures, 3 tables, submitted to European Physical Journal C 05.08.2014, All figures including auxiliary figures are available at http://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/EXOT-2013-14

Contributing Institute(s):
  1. LHC/ATLAS Experiment (ATLAS)
Research Program(s):
  1. Experiments at LHC (ATLAS) (POF2-512) (POF2-512)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

Appears in the scientific report 2014
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Search for $W' \rightarrow tb \rightarrow qqbb$ decays in $pp$ collisions at $\sqrt{s}$  = 8 TeV with the ATLAS detector
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