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Search for W' bosons decaying to a top and a bottom quark in leptonic final states in proton-proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV

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2023

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Report No.: CERN-EP-2023-213; CMS-B2G-20-012; arXiv:2310.19893

Abstract: A search for W' bosons decaying to a top and a bottom quark in final states including an electron or a muon is performed with the CMS detector at the LHC. The analyzed data correspond to an integrated luminosity of 138 fb$^{-1}$ of proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 Tev. Good agreement with the standard model expectation is observed and no evidence for the existence of the W' boson is found over the mass range examined. The largest observed deviation from the standard model expectation is found for a W' boson mass ($m_\mathrm{W'}$) hypothesis of 3.8 TeV with a relative decay width of 1%, with a local (global) significance of 2.6 (2.0) standard deviations. Upper limits on the production cross sections of W' bosons decaying to a top and a bottom quark are set. Left- and right-handed W' bosons with $m_\mathrm{W'}$ below 3.9 and 4.3 TeV, respectively, are excluded at the 95% confidence level, under the assumption that the new particle has a narrow decay width. Limits are also set for relative decay widths up to 30%. These are the most stringent limits to date on this W' boson decay channel.

Keyword(s): width ; p p, scattering ; boson, mass ; boson, decay ; W', right-handed ; quark ; TeV ; muon ; electron ; new particle ; CERN LHC Coll ; CMS


Note: Submitted to the Journal of High Energy Physics. All figures and tables can be found at http://cms-results.web.cern.ch/cms-results/public-results/publications/B2G-20-012 (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)
  3. DFG project G:(GEPRIS)390833306 - EXC 2121: Quantum Universe (390833306) (390833306)
  4. GRK 2497 - GRK 2497: Physik der schwersten Teilchen am Large Hadron Collider (400140256) (400140256)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2023
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 Record created 2023-11-15, last modified 2024-11-25


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