Search for resonant and nonresonant new phenomena in high-mass dilepton final states at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV

Author:

,Sirunyan A. M.,Tumasyan A.,Adam W.,Andrejkovic J. W.,Bergauer T.,Chatterjee S.,Dragicevic M.,Escalante Del Valle A.,Frühwirth R.,Jeitler M.,Krammer N.,Lechner L.,Liko D.,Mikulec I.,Pitters F. M.,Schieck J.,Schöfbeck R.,Spanring M.,Templ S.,Waltenberger W.,Wulz C.-E.,Chekhovsky V.,Litomin A.,Makarenko V.,Darwish M. R.,De Wolf E. A.,Janssen X.,Kello T.,Lelek A.,Rejeb Sfar H.,Van Mechelen P.,Van Putte S.,Van Remortel N.,Blekman F.,Bols E. S.,D’Hondt J.,De Clercq J.,Delcourt M.,Lowette S.,Moortgat S.,Morton A.,Müller D.,Sahasransu A. R.,Tavernier S.,Van Doninck W.,Van Mulders P.,Beghin D.,Bilin B.,Clerbaux B.,De Lentdecker G.,Favart L.,Grebenyuk A.,Kalsi A. K.,Lee K.,Mahdavikhorrami M.,Makarenko I.,Moureaux L.,Pétré L.,Popov A.,Postiau N.,Starling E.,Thomas L.,Vanden Bemden M.,Vander Velde C.,Vanlaer P.,Vannerom D.,Wezenbeek L.,Cornelis T.,Dobur D.,Gruchala M.,Mestdach G.,Niedziela M.,Roskas C.,Skovpen K.,Tytgat M.,Verbeke W.,Vermassen B.,Vit M.,Bethani A.,Bruno G.,Bury F.,Caputo C.,David P.,Delaere C.,Donertas I. S.,Giammanco A.,Lemaitre V.,Mondal K.,Prisciandaro J.,Taliercio A.,Teklishyn M.,Vischia P.,Wertz S.,Wuyckens S.,Alves G. A.,Hensel C.,Moraes A.,Aldá Júnior W. L.,Barroso Ferreira Filho M.,Brandao Malbouisson H.,Carvalho W.,Chinellato J.,Da Costa E. M.,Da Silveira G. G.,De Jesus Damiao D.,Fonseca De Souza S.,Matos Figueiredo D.,Mora Herrera C.,Mota Amarilo K.,Mundim L.,Nogima H.,Rebello Teles P.,Sanchez Rosas L. J.,Santoro A.,Silva Do Amaral S. M.,Sznajder A.,Thiel M.,Torres Da Silva De Araujo F.,Vilela Pereira A.,Bernardes C. A.,Calligaris L.,Fernandez Perez Tomei T. R.,Gregores E. M.,Lemos D. S.,Mercadante P. G.,Novaes S. F.,Padula Sandra S.,Aleksandrov A.,Antchev G.,Atanasov I.,Hadjiiska R.,Iaydjiev P.,Misheva M.,Rodozov M.,Shopova M.,Sultanov G.,Dimitrov A.,Ivanov T.,Litov L.,Pavlov B.,Petkov P.,Petrov A.,Cheng T.,Fang W.,Guo Q.,Javaid T.,Mittal M.,Wang H.,Yuan L.,Ahmad M.,Bauer G.,Dozen C.,Hu Z.,Martins J.,Wang Y.,Yi K.,Chapon E.,Chen G. M.,Chen H. S.,Chen M.,Kapoor A.,Leggat D.,Liao H.,Liu Z.-A.,Sharma R.,Spiezia A.,Tao J.,Thomas-Wilsker J.,Wang J.,Zhang H.,Zhang S.,Zhao J.,Agapitos A.,Ban Y.,Chen C.,Huang Q.,Levin A.,Li Q.,Lu M.,Lyu X.,Mao Y.,Qian S. J.,Wang D.,Wang Q.,Xiao J.,You Z.,Gao X.,Okawa H.,Xiao M.,Avila C.,Cabrera A.,Florez C.,Fraga J.,Sarkar A.,Segura Delgado M. A.,Jaramillo J.,Mejia Guisao J.,Ramirez F.,Ruiz Alvarez J. D.,Salazar González C. A.,Vanegas Arbelaez N.,Giljanovic D.,Godinovic N.,Lelas D.,Puljak I.,Antunovic Z.,Kovac M.,Sculac T.,Brigljevic V.,Ferencek D.,Majumder D.,Roguljic M.,Starodumov A.,Susa T.,Attikis A.,Erodotou E.,Ioannou A.,Kole G.,Kolosova M.,Konstantinou S.,Mousa J.,Nicolaou C.,Ptochos F.,Razis P. A.,Rykaczewski H.,Saka H.,Finger M.,Finger M.,Kveton A.,Ayala E.,Carrera Jarrin E.,Abu Zeid S.,Elgammal S.,Khalil S.,Lotfy A.,Mahmoud M. A.,Bhowmik S.,Carvalho Antunes De Oliveira A.,Dewanjee R. K.,Ehataht K.,Kadastik M.,Pata J.,Raidal M.,Veelken C.,Eerola P.,Forthomme L.,Kirschenmann H.,Osterberg K.,Voutilainen M.,Brücken E.,Garcia F.,Havukainen J.,Karimäki V.,Kim M. S.,Kinnunen R.,Lampén T.,Lassila-Perini K.,Lehti S.,Lindén T.,Lotti M.,Siikonen H.,Tuominen E.,Tuominiemi J.,Luukka P.,Petrow H.,Tuuva T.,Amendola C.,Besancon M.,Couderc F.,Dejardin M.,Denegri D.,Faure J. L.,Ferri F.,Ganjour S.,Givernaud A.,Gras P.,Hamel de Monchenault G.,Jarry P.,Lenzi B.,Locci E.,Malcles J.,Rander J.,Rosowsky A.,Sahin M. 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B.,Meyer M.,Mnich J.,Mussgiller A.,Myronenko V.,Otarid Y.,Pérez Adán D.,Pitzl D.,Raspereza A.,Rübenach J.,Saggio A.,Saibel A.,Savitskyi M.,Scheurer V.,Schwanenberger C.,Singh A.,Sosa Ricardo R. E.,Tonon N.,Turkot O.,Vagnerini A.,Van De Klundert M.,Walsh R.,Walter D.,Wen Y.,Wichmann K.,Wissing C.,Wuchterl S.,Zlebcik R.,Aggleton R.,Bein S.,Benato L.,Benecke A.,De Leo K.,Dreyer T.,Eich M.,Feindt F.,Fröhlich A.,Garbers C.,Garutti E.,Gunnellini P.,Haller J.,Hinzmann A.,Karavdina A.,Kasieczka G.,Klanner R.,Kogler R.,Kutzner V.,Lange J.,Lange T.,Malara A.,Nigamova A.,Pena Rodriguez K. J.,Rieger O.,Schleper P.,Schröder M.,Schwandt J.,Schwarz D.,Sonneveld J.,Stadie H.,Steinbrück G.,Tews A.,Vormwald B.,Zoi I.,Bechtel J.,Berger T.,Butz E.,Caspart R.,Chwalek T.,De Boer W.,Dierlamm A.,Droll A.,El Morabit K.,Faltermann N.,Flöh K.,Giffels M.,Gosewisch J. O.,Gottmann A.,Hartmann F.,Heidecker C.,Husemann U.,Katkov I.,Keicher P.,Koppenhöfer R.,Maier S.,Metzler M.,Mitra S.,Müller Th.,Musich M.,Neukum M.,Quast G.,Rabbertz K.,Rauser J.,Savoiu D.,Schäfer D.,Schnepf M.,Seith D.,Shvetsov I.,Simonis H. J.,Ulrich R.,Van Der Linden J.,Von Cube R. F.,Wassmer M.,Weber M.,Wieland S.,Wolf R.,Wozniewski S.,Wunsch S.,Anagnostou G.,Asenov P.,Daskalakis G.,Geralis T.,Kyriakis A.,Loukas D.,Stakia A.,Diamantopoulou M.,Karasavvas D.,Karathanasis G.,Kontaxakis P.,Koraka C. K.,Manousakis-Katsikakis A.,Panagiotou A.,Papavergou I.,Saoulidou N.,Theofilatos K.,Tziaferi E.,Vellidis K.,Vourliotis E.,Bakas G.,Kousouris K.,Papakrivopoulos I.,Tsipolitis G.,Zacharopoulou A.,Evangelou I.,Foudas C.,Gianneios P.,Katsoulis P.,Kokkas P.,Manthos N.,Papadopoulos I.,Strologas J.,Csanad M.,Farkas K.,Gadallah M. M. A.,Lökös S.,Major P.,Mandal K.,Mehta A.,Pasztor G.,Rádl A. J.,Surányi O.,Veres G. 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M.,Diotalevi T.,Fabbri F.,Fanfani A.,Fontanesi E.,Giacomelli P.,Giommi L.,Grandi C.,Guiducci L.,Iemmi F.,Lo Meo S.,Marcellini S.,Masetti G.,Navarria F. L.,Perrotta A.,Primavera F.,Rossi A. M.,Rovelli T.,Siroli G. P.,Tosi N.,Albergo S.,Costa S.,Di Mattia A.,Potenza R.,Tricomi A.,Tuve C.,Barbagli G.,Cassese A.,Ceccarelli R.,Ciulli V.,Civinini C.,D’Alessandro R.,Fiori F.,Focardi E.,Latino G.,Lenzi P.,Lizzo M.,Meschini M.,Paoletti S.,Seidita R.,Sguazzoni G.,Viliani L.,Benussi L.,Bianco S.,Piccolo D.,Bozzo M.,Ferro F.,Mulargia R.,Robutti E.,Tosi S.,Benaglia A.,Brivio F.,Cetorelli F.,Ciriolo V.,De Guio F.,Dinardo M. E.,Dini P.,Gennai S.,Ghezzi A.,Govoni P.,Guzzi L.,Malberti M.,Malvezzi S.,Massironi A.,Menasce D.,Monti F.,Moroni L.,Paganoni M.,Pedrini D.,Ragazzi S.,Tabarelli de Fatis T.,Valsecchi D.,Zuolo D.,Buontempo S.,Carnevali F.,Cavallo N.,De Iorio A.,Fabozzi F.,Iorio A. O. 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T.,Ligabue F.,Manca E.,Mandorli G.,Messineo A.,Palla F.,Ramirez-Sanchez G.,Rizzi A.,Rolandi G.,Roy Chowdhury S.,Scribano A.,Shafiei N.,Spagnolo P.,Tenchini R.,Tonelli G.,Turini N.,Venturi A.,Verdini P. G.,Cavallari F.,Cipriani M.,Del Re D.,Di Marco E.,Diemoz M.,Longo E.,Meridiani P.,Organtini G.,Pandolfi F.,Paramatti R.,Quaranta C.,Rahatlou S.,Rovelli C.,Santanastasio F.,Soffi L.,Tramontano R.,Amapane N.,Arcidiacono R.,Argiro S.,Arneodo M.,Bartosik N.,Bellan R.,Bellora A.,Berenguer Antequera J.,Biino C.,Cappati A.,Cartiglia N.,Cometti S.,Costa M.,Covarelli R.,Demaria N.,Kiani B.,Legger F.,Mariotti C.,Maselli S.,Migliore E.,Monaco V.,Monteil E.,Monteno M.,Obertino M. M.,Ortona G.,Pacher L.,Pastrone N.,Pelliccioni M.,Pinna Angioni G. L.,Ruspa M.,Salvatico R.,Shchelina K.,Siviero F.,Sola V.,Solano A.,Soldi D.,Staiano A.,Tornago M.,Trocino D.,Belforte S.,Candelise V.,Casarsa M.,Cossutti F.,Da Rold A.,Della Ricca G.,Sorrentino G.,Vazzoler F.,Dogra S.,Huh C.,Kim B.,Kim D. H.,Kim G. N.,Lee J.,Lee S. W.,Moon C. S.,Oh Y. D.,Pak S. I.,Radburn-Smith B. C.,Sekmen S.,Yang Y. C.,Kim H.,Moon D. H.,Kim T. J.,Park J.,Cho S.,Choi S.,Go Y.,Hong B.,Lee K.,Lee K. S.,Lim J.,Park J.,Park S. K.,Yoo J.,Goh J.,Gurtu A.,Kim H. S.,Kim Y.,Almond J.,Bhyun J. H.,Choi J.,Jeon S.,Kim J.,Kim J. S.,Ko S.,Kwon H.,Lee H.,Lee S.,Oh B. H.,Oh M.,Oh S. B.,Seo H.,Yang U. K.,Yoon I.,Jeon D.,Kim J. H.,Ko B.,Lee J. S. H.,Park I. C.,Roh Y.,Song D.,Watson I. J.,Ha S.,Yoo H. D.,Choi Y.,Jeong Y.,Lee H.,Lee Y.,Yu I.,Beyrouthy T.,Maghrbi Y.,Veckalns V.,Ambrozas M.,Juodagalvis A.,Rinkevicius A.,Tamulaitis G.,Vaitkevicius A.,Norjoharuddeen N. Bin,Wan Abdullah W. A. T.,Yusli M. N.,Zolkapli Z.,Benitez J. F.,Castaneda Hernandez A.,Murillo Quijada J. A.,Valencia Palomo L.,Ayala G.,Castilla-Valdez H.,De La Cruz-Burelo E.,Heredia-De La Cruz I.,Lopez-Fernandez R.,Mondragon Herrera C. A.,Perez Navarro D. A.,Sanchez-Hernandez A.,Carrillo Moreno S.,Oropeza Barrera C.,Ramirez-Garcia M.,Vazquez Valencia F.,Pedraza I.,Salazar Ibarguen H. A.,Uribe Estrada C.,Mijuskovic J.,Raicevic N.,Krofcheck D.,Bheesette S.,Butler P. H.,Ahmad A.,Asghar M. I.,Awais A.,Awan M. I. M.,Hoorani H. R.,Khan W. A.,Shah M. A.,Shoaib M.,Waqas M.,Avati V.,Grzanka L.,Malawski M.,Bialkowska H.,Bluj M.,Boimska B.,Frueboes T.,Górski M.,Kazana M.,Szleper M.,Traczyk P.,Zalewski P.,Bunkowski K.,Doroba K.,Kalinowski A.,Konecki M.,Krolikowski J.,Walczak M.,Araujo M.,Bargassa P.,Bastos D.,Boletti A.,Faccioli P.,Gallinaro M.,Hollar J.,Leonardo N.,Niknejad T.,Seixas J.,Toldaiev O.,Varela J.,Afanasiev S.,Budkouski D.,Bunin P.,Gavrilenko M.,Golutvin I.,Gorbunov I.,Kamenev A.,Karjavine V.,Lanev A.,Malakhov A.,Matveev V.,Palichik V.,Perelygin V.,Savina M.,Seitova D.,Shalaev V.,Shmatov S.,Shulha S.,Smirnov V.,Teryaev O.,Voytishin N.,Zarubin A.,Zhizhin I.,Gavrilov G.,Golovtcov V.,Ivanov Y.,Kim V.,Kuznetsova E.,Murzin V.,Oreshkin V.,Smirnov I.,Sosnov D.,Sulimov V.,Uvarov L.,Volkov S.,Vorobyev A.,Andreev Yu.,Dermenev A.,Gninenko S.,Golubev N.,Karneyeu A.,Kirsanov M.,Krasnikov N.,Pashenkov A.,Pivovarov G.,Tlisov D.,Toropin A.,Epshteyn V.,Gavrilov V.,Lychkovskaya N.,Nikitenko A.,Popov V.,Safronov G.,Spiridonov A.,Stepennov A.,Toms M.,Vlasov E.,Zhokin A.,Aushev T.,Bychkova O.,Chistov R.,Danilov M.,Oskin A.,Polikarpov S.,Andreev V.,Azarkin M.,Dremin I.,Kirakosyan M.,Terkulov A.,Belyaev A.,Boos E.,Bunichev V.,Dubinin M.,Dudko L.,Ershov A.,Gribushin A.,Klyukhin V.,Kodolova O.,Lokhtin I.,Obraztsov S.,Petrushanko S.,Savrin V.,Blinov V.,Dimova T.,Kardapoltsev L.,Ovtin I.,Skovpen Y.,Azhgirey I.,Bayshev I.,Kachanov V.,Kalinin A.,Konstantinov D.,Petrov V.,Ryutin R.,Sobol A.,Troshin S.,Tyurin N.,Uzunian A.,Volkov A.,Babaev A.,Okhotnikov V.,Sukhikh L.,Borchsh V.,Ivanchenko V.,Tcherniaev E.,Adzic P.,Dordevic M.,Milenovic P.,Milosevic J.,Milosevic V.,Aguilar-Benitez M.,Alcaraz Maestre J.,Álvarez Fernández A.,Bachiller I.,Barrio Luna M.,Bedoya Cristina F.,Carrillo Montoya C. A.,Cepeda M.,Cerrada M.,Colino N.,De La Cruz B.,Delgado Peris A.,Fernández Ramos J. P.,Flix J.,Fouz M. C.,Gonzalez Lopez O.,Goy Lopez S.,Hernandez J. M.,Josa M. I.,León Holgado J.,Moran D.,Navarro Tobar Á.,Pérez-Calero Yzquierdo A.,Puerta Pelayo J.,Redondo I.,Romero L.,Sánchez Navas S.,Soares M. S.,Urda Gómez L.,Willmott C.,de Trocóniz J. F.,Reyes-Almanza R.,Alvarez Gonzalez B.,Cuevas J.,Erice C.,Fernandez Menendez J.,Folgueras S.,Gonzalez Caballero I.,Palencia Cortezon E.,Ramón Álvarez C.,Ripoll Sau J.,Rodríguez Bouza V.,Trapote A.,Brochero Cifuentes J. A.,Cabrillo I. J.,Calderon A.,Chazin Quero B.,Duarte Campderros J.,Fernandez M.,Fernandez Madrazo C.,Fernández Manteca P. J.,García Alonso A.,Gomez G.,Martinez Rivero C.,Martinez Ruiz del Arbol P.,Matorras F.,Piedra Gomez J.,Prieels C.,Ricci-Tam F.,Rodrigo T.,Ruiz-Jimeno A.,Scodellaro L.,Trevisani N.,Vila I.,Vizan Garcia J. M.,Jayananda MK,Kailasapathy B.,Sonnadara D. U. J.,Wickramarathna D D C,Dharmaratna W. G. D.,Liyanage K.,Perera N.,Wickramage N.,Aarrestad T. K.,Abbaneo D.,Alimena J.,Auffray E.,Auzinger G.,Baechler J.,Baillon P.,Ball A. H.,Barney D.,Bendavid J.,Beni N.,Bianco M.,Bocci A.,Brondolin E.,Camporesi T.,Capeans Garrido M.,Cerminara G.,Chhibra S. 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C.,Kotlinski D.,Langenegger U.,Missiroli M.,Rohe T.,Androsov K.,Backhaus M.,Berger P.,Calandri A.,Chernyavskaya N.,De Cosa A.,Dissertori G.,Dittmar M.,Donegà M.,Dorfer C.,Eble F.,Gadek T.,Gómez Espinosa T. A.,Grab C.,Hits D.,Lustermann W.,Lyon A.-M.,Manzoni R. A.,Martin Perez C.,Meinhard M. T.,Micheli F.,Nessi-Tedaldi F.,Niedziela J.,Pauss F.,Perovic V.,Perrin G.,Pigazzini S.,Ratti M. G.,Reichmann M.,Reissel C.,Reitenspiess T.,Ristic B.,Ruini D.,Sanz Becerra D. A.,Schönenberger M.,Stampf V.,Steggemann J.,Wallny R.,Zhu D. H.,Amsler C.,Bärtschi P.,Botta C.,Brzhechko D.,Canelli M. F.,De Wit A.,Del Burgo R.,Heikkilä J. K.,Huwiler M.,Jofrehei A.,Kilminster B.,Leontsinis S.,Macchiolo A.,Meiring P.,Mikuni V. M.,Molinatti U.,Neutelings I.,Rauco G.,Reimers A.,Robmann P.,Sanchez Cruz S.,Schweiger K.,Takahashi Y.,Adloff C.,Kuo C. M.,Lin W.,Roy A.,Sarkar T.,Yu S. S.,Ceard L.,Chang P.,Chao Y.,Chen K. F.,Chen P. 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Abstract

Abstract A search is presented for physics beyond the standard model (SM) using electron or muon pairs with high invariant mass. A data set of proton-proton collisions collected by the CMS experiment at the LHC at $$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV from 2016 to 2018 corresponding to a total integrated luminosity of up to 140 fb1 is analyzed. No significant deviation is observed with respect to the SM background expectations. Upper limits are presented on the ratio of the product of the production cross section and the branching fraction to dileptons of a new narrow resonance to that of the Z boson. These provide the most stringent lower limits to date on the masses for various spin-1 particles, spin-2 gravitons in the Randall-Sundrum model, as well as spin-1 mediators between the SM and dark matter particles. Lower limits on the ultraviolet cutoff parameter are set both for four-fermion contact interactions and for the Arkani-Hamed, Dimopoulos, and Dvali model with large extra dimensions. Lepton flavor universality is tested at the TeV scale for the first time by comparing the dimuon and dielectron mass spectra. No significant deviation from the SM expectation of unity is observed.

Publisher

Springer Science and Business Media LLC

Subject

Nuclear and High Energy Physics

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