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Search for baryon number violation in top quark production and decay using proton-proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV

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2024

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Report No.: CERN-EP-2024-027; CMS-TOP-22-003; arXiv:2402.18461

Abstract: A search is presented for baryon number violating interactions in top quark production and decay. The analysis uses data from proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV, collected with the CMS detector at the LHC with an integrated luminosity of 138 fb$^{-1}$. Candidate events are selected by requiring two oppositely-charged leptons (electrons or muons) and exactly one jet identified as originating from a bottom quark. Multivariate discriminants are used to separate the signal from the background. No significant deviation from the standard model prediction is observed. Upper limits are placed on the strength of baryon number violating couplings. For the first time the production of single top quarks via baryon number violating interactions is studied. This allows the search to set the most stringent constraints to date on the branching fraction of the top quark decay to a lepton, an up-type quark (u or c), and a down-type quark (d, s, or b). The results improve the previous bounds by three to six orders of magnitude based on the fermion flavor combination of the baryon number violating interactions.

Keyword(s): p p: colliding beams ; baryon number: violation ; top: pair production ; p p: scattering ; top: branching ratio ; top: rare decay ; fermion: flavor ; final state: ((n)jet dilepton) ; muon ; electron ; CERN LHC Coll ; background ; CMS ; coupling constant: upper limit ; experimental results ; 13000 GeV-cms


Note: Submitted to Physical Review Letters. All figures and tables can be found at http://cms-results.web.cern.ch/cms-results/public-results/publications/TOP-22-003 (CMS Public Pages)

Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

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Search for Baryon Number Violation in Top Quark Production and Decay Using Proton-Proton Collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV
Physical review letters 132(24), 241802 () [10.1103/PhysRevLett.132.241802]  GO OpenAccess  Download fulltext Files  Download fulltextFulltext Download fulltextFulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS


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