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Search for single-production of vector-like quarks decaying into $Wb$ in the fully hadronic final state in $pp$ collisions at $\sqrt{s} = 13$ TeV with the ATLAS detector

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2024

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Report No.: CERN-EP-2024-222; arXiv:2409.20273

Abstract: A search for $T$ and $Y$ vector-like quarks produced in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of $13\,\text{TeV}$ and decaying into $Wb$ in the fully hadronic final state is presented. The search uses 139 fb$^{-1}$ of data collected by the ATLAS detector at the LHC from 2015 to 2018. The final state is characterised by a hadronically decaying $W$ boson with large Lorentz boost and a $b$-tagged jet, which are used to reconstruct the invariant mass of the vector-like quark candidate. The main background is QCD multijet production, which is estimated using a data-driven method. Upon finding no significant excess in data, mass limits at 95% confidence level are obtained as a function of the global coupling parameter, $\kappa$. The observed lower limits on the masses of $Y$ quarks with $\kappa = 0.5$ and $\kappa = 0.7$ are 2.0 TeV and 2.4 TeV, respectively. For $T$ quarks, the observed mass limits are 1.4 TeV for $\kappa = 0.5$ and 1.9 TeV for $\kappa = 0.7$.


Note: 42 pages in total, author list starting page 25, 6 figures, 2 tables, submitted to JHEP. All figures including auxiliary figures are available at https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/EXOT-2022-43

Contributing Institute(s):
  1. LHC/ATLAS Experiment (ATLAS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. DFG project G:(GEPRIS)469666862 - Präzisionstests des Standardmodells unter der Verwendung von geboosteten W/Z-Bosonen am Large Hadron Collider (469666862) (469666862)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

Appears in the scientific report 2024
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