Search for new physics in the τ lepton plus missing transverse momentum final state in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV

Author:

,Tumasyan A.,Adam W.,Andrejkovic J. W.,Bergauer T.,Chatterjee S.,Damanakis K.,Dragicevic M.,Escalante Del Valle A.,Hussain P. S.,Jeitler M.,Krammer N.,Lechner L.,Liko D.,Mikulec I.,Paulitsch P.,Pitters F. M.,Schieck J.,Schöfbeck R.,Schwarz D.,Sonawane M.,Templ S.,Waltenberger W.,Wulz C.-E.,Darwish M. R.,Janssen T.,Kello T.,Rejeb Sfar H.,Van Mechelen P.,Bols E. S.,D’Hondt J.,De Moor A.,Delcourt M.,El Faham H.,Lowette S.,Moortgat S.,Morton A.,Müller D.,Sahasransu A. R.,Tavernier S.,Van Doninck W.,Vannerom D.,Clerbaux B.,De Lentdecker G.,Favart L.,Hohov D.,Jaramillo J.,Lee K.,Mahdavikhorrami M.,Makarenko I.,Malara A.,Paredes S.,Pétré L.,Postiau N.,Thomas L.,Vanden Bemden M.,Vander Velde C.,Vanlaer P.,Dobur D.,Knolle J.,Lambrecht L.,Mestdach G.,Rendón C.,Samalan A.,Skovpen K.,Tytgat M.,Van Den Bossche N.,Vermassen B.,Wezenbeek L.,Benecke A.,Bruno G.,Bury F.,Caputo C.,David P.,Delaere C.,Donertas I. S.,Giammanco A.,Jaffel K.,Jain Sa.,Lemaitre V.,Mondal K.,Taliercio A.,Tran T. T.,Vischia P.,Wertz S.,Alves G. A.,Coelho E.,Hensel C.,Moraes A.,Rebello Teles P.,Aldá Júnior W. L.,Alves Gallo Pereira M.,Barroso Ferreira Filho M.,Brandao Malbouisson H.,Carvalho W.,Chinellato J.,Da Costa E. M.,Da Silveira G. G.,De Jesus Damiao D.,Dos Santos Sousa V.,Fonseca De Souza S.,Martins J.,Mora Herrera C.,Mota Amarilo K.,Mundim L.,Nogima H.,Santoro A.,Silva Do Amaral S. M.,Sznajder A.,Thiel M.,Vilela Pereira A.,Bernardes C. A.,Calligaris L.,Fernandez Perez Tomei T. R.,Gregores E. M.,Mercadante P. G.,Novaes S. F.,Padula Sandra S.,Aleksandrov A.,Antchev G.,Hadjiiska R.,Iaydjiev P.,Misheva M.,Rodozov M.,Shopova M.,Sultanov G.,Dimitrov A.,Ivanov T.,Litov L.,Pavlov B.,Petkov P.,Petrov A.,Shumka E.,Thakur S.,Cheng T.,Javaid T.,Mittal M.,Yuan L.,Ahmad M.,Bauer G.,Hu Z.,Lezki S.,Yi K.,Chen G. M.,Chen H. S.,Chen M.,Iemmi F.,Jiang C. H.,Kapoor A.,Liao H.,Liu Z.-A.,Milosevic V.,Monti F.,Sharma R.,Tao J.,Thomas-Wilsker J.,Wang J.,Zhang H.,Zhao J.,Agapitos A.,An Y.,Ban Y.,Levin A.,Li C.,Li Q.,Lyu X.,Mao Y.,Qian S. J.,Sun X.,Wang D.,Xiao J.,Yang H.,Lu M.,You Z.,Lu N.,Gao X.,Leggat D.,Okawa H.,Zhang Y.,Lin Z.,Lu C.,Xiao M.,Avila C.,Barbosa Trujillo D. A.,Cabrera A.,Florez C.,Fraga J.,Mejia Guisao J.,Ramirez F.,Rodriguez M.,Ruiz Alvarez J. D.,Giljanovic D.,Godinovic N.,Lelas D.,Puljak I.,Antunovic Z.,Kovac M.,Sculac T.,Brigljevic V.,Chitroda B. K.,Ferencek D.,Mishra S.,Roguljic M.,Starodumov A.,Susa T.,Attikis A.,Christoforou K.,Kolosova M.,Konstantinou S.,Mousa J.,Nicolaou C.,Ptochos F.,Razis P. A.,Rykaczewski H.,Saka H.,Stepennov A.,Finger M.,Finger M.,Kveton A.,Ayala E.,Carrera Jarrin E.,Abdalla H.,Assran Y.,Abdullah Al-Mashad M.,Mahmoud M. A.,Bhowmik S.,Dewanjee R. K.,Ehataht K.,Kadastik M.,Lange T.,Nandan S.,Nielsen C.,Pata J.,Raidal M.,Tani L.,Veelken C.,Eerola P.,Kirschenmann H.,Osterberg K.,Voutilainen M.,Bharthuar S.,Brücken E.,Garcia F.,Havukainen J.,Kim M. S.,Kinnunen R.,Lampén T.,Lassila-Perini K.,Lehti S.,Lindén T.,Lotti M.,Martikainen L.,Myllymäki M.,Ott J.,Rantanen M. 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.,Gras P.,Hamel de Monchenault G.,Lohezic V.,Malcles J.,Rander J.,Rosowsky A.,Sahin M. Ö.,Savoy-Navarro A.,Simkina P.,Titov M.,Baldenegro Barrera C.,Beaudette F.,Buchot Perraguin A.,Busson P.,Cappati A.,Charlot C.,Damas F.,Davignon O.,Diab B.,Falmagne G.,Fontana Santos Alves B. A.,Ghosh S.,Granier de Cassagnac R.,Hakimi A.,Harikrishnan B.,Liu G.,Motta J.,Nguyen M.,Ochando C.,Portales L.,Salerno R.,Sarkar U.,Sauvan J. 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G.,Barria P.,Campana M.,Cavallari F.,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.,Biino C.,Cartiglia N.,Costa M.,Covarelli R.,Demaria N.,Grippo M.,Kiani B.,Legger F.,Mariotti C.,Maselli S.,Mecca A.,Migliore E.,Monteil E.,Monteno M.,Mulargia R.,Obertino M. M.,Ortona G.,Pacher L.,Pastrone N.,Pelliccioni M.,Ruspa M.,Shchelina K.,Siviero F.,Sola V.,Solano A.,Soldi D.,Staiano A.,Tornago M.,Trocino D.,Umoret G.,Vagnerini A.,Belforte S.,Candelise V.,Casarsa M.,Cossutti F.,Da Rold A.,Della Ricca G.,Sorrentino G.,Dogra S.,Huh C.,Kim B.,Kim D. H.,Kim G. N.,Kim J.,Lee J.,Lee S. W.,Moon C. S.,Oh Y. D.,Pak S. I.,Ryu M. S.,Sekmen S.,Yang Y. C.,Kim H.,Moon D. H.,Asilar E.,Kim T. J.,Park J.,Choi S.,Han S.,Hong B.,Lee K.,Lee K. S.,Lim J.,Park J.,Park S. K.,Yoo J.,Goh J.,Kim H. S.,Kim Y.,Lee S.,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 S. B.,Seo H.,Yang U. K.,Yoon I.,Jang W.,Kang D. Y.,Kang Y.,Kim D.,Kim S.,Ko B.,Lee J. S. H.,Lee Y.,Merlin J. A.,Park I. C.,Roh Y.,Song D.,Watson I. J.,Yang S.,Ha S.,Yoo H. D.,Choi M.,Kim M. R.,Lee H.,Lee Y.,Lee Y.,Yu I.,Beyrouthy T.,Maghrbi Y.,Dreimanis K.,Pikurs G.,Potrebko A.,Seidel M.,Veckalns V.,Ambrozas M.,Carvalho Antunes De Oliveira A.,Juodagalvis A.,Rinkevicius A.,Tamulaitis G.,Bin Norjoharuddeen N.,Hoh S. Y.,Yusuff I.,Zolkapli Z.,Benitez J. F.,Castaneda Hernandez A.,Encinas Acosta H. A.,Gallegos Maríñez L. G.,León Coello M.,Murillo Quijada J. A.,Sehrawat A.,Valencia Palomo L.,Ayala G.,Castilla-Valdez H.,Heredia-De La Cruz I.,Lopez-Fernandez R.,Mondragon Herrera C. A.,Perez Navarro D. A.,Sánchez Hernández A.,Oropeza Barrera C.,Vazquez Valencia F.,Pedraza I.,Salazar Ibarguen H. A.,Uribe Estrada C.,Bubanja I.,Mijuskovic J.,Raicevic N.,Ahmad A.,Asghar M. I.,Awais A.,Awan M. I. M.,Gul M.,Hoorani H. R.,Khan W. A.,Shoaib M.,Waqas M.,Avati V.,Grzanka L.,Malawski M.,Bialkowska H.,Bluj M.,Boimska B.,Górski M.,Kazana M.,Szleper M.,Zalewski P.,Bunkowski K.,Doroba K.,Kalinowski A.,Konecki M.,Krolikowski J.,Araujo M.,Bargassa P.,Bastos D.,Boletti A.,Faccioli P.,Gallinaro M.,Hollar J.,Leonardo N.,Niknejad T.,Pisano M.,Seixas J.,Varela J.,Adzic P.,Dordevic M.,Milenovic P.,Milosevic J.,Aguilar-Benitez M.,Alcaraz Maestre J.,Álvarez Fernández A.,Barrio Luna M.,Bedoya Cristina F.,Carrillo Montoya C. A.,Cepeda M.,Cerrada M.,Colino N.,De La Cruz B.,Delgado Peris A.,Fernández Del Val D.,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.,Perez Dengra C.,Pérez-Calero Yzquierdo A.,Puerta Pelayo J.,Redondo I.,Redondo Ferrero D. D.,Romero L.,Sánchez Navas S.,Sastre J.,Urda Gómez L.,Vazquez Escobar J.,Willmott C.,de Trocóniz J. F.,Alvarez Gonzalez B.,Cuevas J.,Fernandez Menendez J.,Folgueras S.,Gonzalez Caballero I.,González Fernández J. R.,Palencia Cortezon E.,Ramón Álvarez C.,Rodríguez Bouza V.,Soto Rodríguez A.,Trapote A.,Vico Villalba C.,Brochero Cifuentes J. A.,Cabrillo I. J.,Calderon A.,Duarte Campderros J.,Fernandez M.,Fernandez Madrazo C.,García Alonso A.,Gomez G.,Lasaosa García C.,Martinez Rivero C.,Martinez Ruiz del Arbol P.,Matorras F.,Matorras Cuevas P.,Piedra Gomez J.,Prieels C.,Ruiz-Jimeno A.,Scodellaro L.,Vila I.,Vizan Garcia J. M.,Jayananda M. K.,Kailasapathy B.,Sonnadara D. U. J.,Wickramarathna D. D. C.,Dharmaratna W. G. D.,Liyanage K.,Perera N.,Wickramage N.,Abbaneo D.,Alimena J.,Auffray E.,Auzinger G.,Baechler J.,Baillon P.,Barney D.,Bendavid J.,Bianco M.,Bilin B.,Bocci A.,Brondolin E.,Caillol C.,Camporesi T.,Cerminara G.,Chernyavskaya N.,Chhibra S. S.,Choudhury S.,Cipriani M.,Cristella L.,d’Enterria D.,Dabrowski A.,David A.,De Roeck A.,Defranchis M. M.,Deile M.,Dobson M.,Dünser M.,Dupont N.,Fallavollita F.,Florent A.,Forthomme L.,Franzoni G.,Funk W.,Ghosh S.,Giani S.,Gigi D.,Gill K.,Glege F.,Gouskos L.,Govorkova E.,Haranko M.,Hegeman J.,Innocente V.,James T.,Janot P.,Kaspar J.,Kieseler J.,Kratochwil N.,Laurila S.,Lecoq P.,Leutgeb E.,Lourenço C.,Maier B.,Malgeri L.,Mannelli M.,Marini A. C.,Meijers F.,Mersi S.,Meschi E.,Moortgat F.,Mulders M.,Orfanelli S.,Orsini L.,Pantaleo F.,Perez E.,Peruzzi M.,Petrilli A.,Petrucciani G.,Pfeiffer A.,Pierini M.,Piparo D.,Pitt M.,Qu H.,Quast T.,Rabady D.,Racz A.,Reales Gutiérrez G.,Rovere M.,Sakulin H.,Salfeld-Nebgen J.,Scarfi S.,Selvaggi M.,Sharma A.,Silva P.,Sphicas P.,Stahl Leiton A. G.,Summers S.,Tatar K.,Tavolaro V. R.,Treille D.,Tropea P.,Tsirou A.,Wanczyk J.,Wozniak K. A.,Zeuner W. D.,Caminada L.,Ebrahimi A.,Erdmann W.,Horisberger R.,Ingram Q.,Kaestli H. C.,Kotlinski D.,Lange C.,Missiroli M.,Noehte L.,Rohe T.,Aarrestad T. K.,Androsov K.,Backhaus M.,Berger P.,Calandri A.,Datta K.,De Cosa A.,Dissertori G.,Dittmar M.,Donegà M.,Eble F.,Galli M.,Gedia K.,Glessgen F.,Gómez Espinosa T. A.,Grab C.,Hits D.,Lustermann W.,Lyon A.-M.,Manzoni R. A.,Marchese L.,Martin Perez C.,Mascellani A.,Nessi-Tedaldi F.,Niedziela J.,Pauss F.,Perovic V.,Pigazzini S.,Ratti M. G.,Reichmann M.,Reissel C.,Reitenspiess T.,Ristic B.,Riti F.,Ruini D.,Sanz Becerra D. A.,Steggemann J.,Valsecchi D.,Wallny R.,Amsler C.,Bärtschi P.,Botta C.,Brzhechko D.,Canelli M. F.,Cormier K.,De Wit A.,Del Burgo R.,Heikkilä J. K.,Huwiler M.,Jin W.,Jofrehei A.,Kilminster B.,Leontsinis S.,Liechti S. P.,Macchiolo A.,Meiring P.,Mikuni V. M.,Molinatti U.,Neutelings I.,Reimers A.,Robmann P.,Sanchez Cruz S.,Schweiger K.,Senger M.,Takahashi Y.,Adloff C.,Kuo C. M.,Lin W.,Rout P. K.,Yu S. S.,Ceard L.,Chao Y.,Chen K. 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S.,Zarubin A.,Zhizhin I.,Zhokin A.

Abstract

Abstract A search for physics beyond the standard model (SM) in the final state with a hadronically decaying tau lepton and a neutrino is presented. This analysis is based on data recorded by the CMS experiment from proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV at the LHC, corresponding to a total integrated luminosity of 138 fb1. The transverse mass spectrum is analyzed for the presence of new physics. No significant deviation from the SM prediction is observed. Limits are set on the production cross section of a W′ boson decaying into a tau lepton and a neutrino. Lower limits are set on the mass of the sequential SM-like heavy charged vector boson and the mass of a quantum black hole. Upper limits are placed on the couplings of a new boson to the SM fermions. Constraints are put on a nonuniversal gauge interaction model and an effective field theory model. For the first time, upper limits on the cross section of t-channel leptoquark (LQ) exchange are presented. These limits are translated into exclusion limits on the LQ mass and on its coupling in the t-channel. The sensitivity of this analysis extends into the parameter space of LQ models that attempt to explain the anomalies observed in B meson decays. The limits presented for the various interpretations are the most stringent to date. Additionally, a model-independent limit is provided.

Publisher

Springer Science and Business Media LLC

Subject

Nuclear and High Energy Physics

Reference109 articles.

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