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Search for a heavy resonance decaying into a top quark and a W boson in the lepton+jets final state at $\sqrt{s}$= 13 TeV

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2021

1-36 () [10.3204/PUBDB-2021-04805]  GO

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Report No.: CERN-EP-2021-223; CMS-B2G-20-010; arXiv:2111.10216

Abstract: A search for a heavy resonance decaying into a top quark and a W boson in proton-proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV is presented. The data analyzed were recorded with the CMS detector at the LHC and correspond to an integrated luminosity of 138 fb$^{-1}$. The top quark is reconstructed as a single jet and the W boson, from its decay into an electron or muon and the corresponding neutrino. A top quark tagging technique based on jet clustering with a variable distance parameter and simultaneous jet grooming is used to identify jets from the collimated top quark decay. The results are interpreted in the context of two benchmark models, where the heavy resonance is either an excited bottom quark b$^*$ or a vector-like quark B. A statistical combination with an earlier search by the CMS Collaboration in the all-hadronic final state is performed to place upper cross section limits on these two models. The new analysis extends the lower range of resonance mass probed from 1.4 down to 0.7 TeV. For left-handed, right-handed, and vector-like couplings, b$^*$ masses up to 3.0, 3.0, and 3.2 TeV are excluded at 95% confidence level, respectively. The observed upper limits represent the most stringent constraints on the b$^*$ model to date.

Keyword(s): resonance, heavy ; up, mass ; resonance, mass ; top, decay ; jet, final state ; p p, scattering ; TeV ; CMS ; quark ; muon ; collimator ; benchmark ; electron ; right-handed ; lepton ; CERN LHC Coll ; statistical ; left-handed


Note: Submitted to JHEP. All figures and tables can be found at http://cms-results.web.cern.ch/cms-results/public-results/publications/B2G-20-010 (CMS Public Pages)
Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. HIDSS-0002 - DASHH: Data Science in Hamburg - Helmholtz Graduate School for the Structure of Matter (2019_IVF-HIDSS-0002) (2019_IVF-HIDSS-0002)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2021
Database coverage:
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