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Search for $t$-channel scalar and vector leptoquark exchange in the high-mass dimuon and dielectron spectra in proton-proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV

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2025

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Report No.: CERN-EP-2024-275; CMS-EXO-22-013; arXiv:2503.20023

Abstract: A search for $t$-channel exchange of leptoquarks (LQs) is performed in dimuon and dielectron spectra using proton-proton collision data collected at $\sqrt{s}$ = 13 TeV with the CMS detector at the CERN LHC. The data correspond to an integrated luminosity of 138 fb$^{-1}$. Eight scenarios are considered, in which scalar or vector LQs couple up or down quarks to muons or electrons, for dilepton invariant masses above 500 GeV. The LQ masses are probed up to 5 TeV, beyond a regime probed by previous pair-production and single-production searches. The differential distributions of dilepton events are fit to templates that model the nonresonant LQ exchange and various standard model background processes. Limits are set on LQ-fermion coupling strengths for scalar and vector LQ masses in the 1-5 TeV range at 95% confidence level, establishing stringent limits on first- and second-generation LQs.


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/EXO-22-013 (CMS Public Pages). This version corrects the link to the HEPData for this paper

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)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

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