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Journal Article PUBDB-2024-01397
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Search for flavor changing neutral current interactions of the top quark in final states with a photon and additional jets in proton-proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV

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2024
American Physical Society Ridge, NY

Physical review / D 109(7), 072004 () [10.1103/PhysRevD.109.072004]
 GO

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Report No.: CERN-EP-2023-214; CMS-TOP-21-013; arXiv:2312.08229

Abstract: A search for the production of a top quark in association with a photon and additional jets via flavor changing neutral current interactions is presented. The analysis uses proton-proton collision data recorded by the CMS detector at a center-of-mass energy of 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb$^{-1}$. The search is performed by looking for processes where a single top quark is produced in association with a photon, or a pair of top quarks where one of the top quarks decays into a photon and an up or charm quark. Events with an electron or a muon, a photon, one or more jets, and missing transverse momentum are selected. Multivariate analysis techniques are used to discriminate signal and standard model background processes. No significant deviation is observed over the predicted background. Observed (expected) upper limits are set on the branching fractions of top quark decays: $\mathcal{B}$(t$\to$u$\gamma$) $\lt$ 0.95$\times$10$^{-5}$ (1.20$\times$10$^{-5}$) and $\mathcal{B}$(t$\to$c$\gamma$) $\lt$ 1.51$\times$10$^{-5}$ (1.54$\times$10$^{-5}$) at 95% confidence level, assuming a single nonzero coupling at a time. The obtained limit for $\mathcal{B}$(t$\to$u$\gamma$) is similar to the current best limit, while the limit for $\mathcal{B}$(t$\to$c$\gamma$) is significantly tighter than previous results.

Keyword(s): p p: colliding beams ; neutral current: flavor changing ; top: rare decay ; top: radiative decay ; p p: scattering ; transverse momentum: missing-energy ; top: branching ratio: upper limit ; top: single production ; photon: associated production ; jet: associated production ; background ; muon ; electron ; final state: ((n)jet lepton) ; charm: particle identification ; CMS ; CERN LHC Coll ; data analysis method ; experimental results ; top --> charm photon ; top --> up photon ; 13000 GeV-cms

Classification:
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 2024
Database coverage:
Medline ; Creative Commons Attribution CC BY 4.0 ; SCOAP3 OpenAccess ; OpenAccess ; Clarivate Analytics Master Journal List ; Current Contents - Electronics and Telecommunications Collection ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; Ebsco Academic Search ; Essential Science Indicators ; IF >= 5 ; JCR ; SCOAP3 sponsored Journal ; SCOPUS ; Science Citation Index Expanded ; Web of Science Core Collection
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