Search for a heavy right-handed W boson and a heavy neutrino in events with two same-flavor leptons and two jets at $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV

Author:

,Sirunyan A. M.,Tumasyan A.,Adam W.,Ambrogi F.,Asilar E.,Bergauer T.,Brandstetter J.,Brondolin E.,Dragicevic M.,Erö J.,Escalante Del Valle A.,Flechl M.,Friedl M.,Frühwirth R.,Ghete V. M.,Grossmann J.,Hrubec J.,Jeitler M.,König A.,Krammer N.,Krätschmer I.,Liko D.,Madlener T.,Mikulec I.,Pree E.,Rad N.,Rohringer H.,Schieck J.,Schöfbeck R.,Spanring M.,Spitzbart D.,Taurok A.,Waltenberger W.,Wittmann J.,Wulz C.-E.,Zarucki M.,Chekhovsky V.,Mossolov V.,Suarez Gonzalez J.,De Wolf E. A.,Di Croce D.,Janssen X.,Lauwers J.,Pieters M.,Van De Klundert M.,Van Haevermaet H.,Van Mechelen P.,Van Remortel N.,Abu Zeid S.,Blekman F.,D’Hondt J.,De Bruyn I.,De Clercq J.,Deroover K.,Flouris G.,Lontkovskyi D.,Lowette S.,Marchesini I.,Moortgat S.,Moreels L.,Python Q.,Skovpen K.,Tavernier S.,Van Doninck W.,Van Mulders P.,Van Parijs I.,Beghin D.,Bilin B.,Brun H.,Clerbaux B.,De Lentdecker G.,Delannoy H.,Dorney B.,Fasanella G.,Favart L.,Goldouzian R.,Grebenyuk A.,Kalsi A. K.,Lenzi T.,Luetic J.,Seva T.,Starling E.,Vander Velde C.,Vanlaer P.,Vannerom D.,Yonamine R.,Cornelis T.,Dobur D.,Fagot A.,Gul M.,Khvastunov I.,Poyraz D.,Roskas C.,Trocino D.,Tytgat M.,Verbeke W.,Vermassen B.,Vit M.,Zaganidis N.,Bakhshiansohi H.,Bondu O.,Brochet S.,Bruno G.,Caputo C.,Caudron A.,David P.,De Visscher S.,Delaere C.,Delcourt M.,Francois B.,Giammanco A.,Krintiras G.,Lemaitre V.,Magitteri A.,Mertens A.,Musich M.,Piotrzkowski K.,Quertenmont L.,Saggio A.,Marono M. Vidal,Wertz S.,Zobec J.,Aldá Júnior W. L.,Alves F. L.,Alves G. A.,Brito L.,Correia Silva G.,Hensel C.,Moraes A.,Pol M. E.,Rebello Teles P.,Belchior Batista Das Chagas E.,Carvalho W.,Chinellato J.,Coelho E.,Da Costa E. M.,Da Silveira G. G.,De Jesus Damiao D.,Fonseca De Souza S.,Malbouisson H.,Medina Jaime M.,Melo De Almeida M.,Mora Herrera C.,Mundim L.,Nogima H.,Sanchez Rosas L. J.,Santoro A.,Sznajder A.,Thiel M.,Tonelli Manganote E. J.,Torres Da Silva De Araujo F.,Vilela Pereira A.,Ahuja S.,Bernardes C. A.,Calligaris L.,Fernandez Perez Tomei T. R.,Gregores E. M.,Mercadante P. G.,Novaes S. F.,Padula Sandra S.,Romero Abad D.,Ruiz Vargas J. C.,Aleksandrov A.,Hadjiiska R.,Iaydjiev P.,Marinov A.,Misheva M.,Rodozov M.,Shopova M.,Sultanov G.,Dimitrov A.,Litov L.,Pavlov B.,Petkov P.,Fang W.,Gao X.,Yuan L.,Ahmad M.,Bian J. G.,Chen G. M.,Chen H. S.,Chen M.,Chen Y.,Jiang C. H.,Leggat D.,Liao H.,Liu Z.,Romeo F.,Shaheen S. M.,Spiezia A.,Tao J.,Wang C.,Wang Z.,Yazgan E.,Zhang H.,Zhao J.,Ban Y.,Chen G.,Li J.,Li Q.,Liu S.,Mao Y.,Qian S. J.,Wang D.,Xu Z.,Wang Y.,Avila C.,Cabrera A.,Carrillo Montoya C. A.,Chaparro Sierra L. F.,Florez C.,González Hernández C. F.,Segura Delgado M. A.,Courbon B.,Godinovic N.,Lelas D.,Puljak I.,Ribeiro Cipriano P. M.,Sculac T.,Antunovic Z.,Kovac M.,Brigljevic V.,Ferencek D.,Kadija K.,Mesic B.,Starodumov A.,Susa T.,Ather M. W.,Attikis A.,Mavromanolakis G.,Mousa J.,Nicolaou C.,Ptochos F.,Razis P. A.,Rykaczewski H.,Finger M.,Finger M.,Carrera Jarrin E.,Assran Y.,Elgammal S.,Khalil S.,Bhowmik S.,Dewanjee R. K.,Kadastik M.,Perrini L.,Raidal M.,Veelken C.,Eerola P.,Kirschenmann H.,Pekkanen J.,Voutilainen M.,Havukainen J.,Heikkilä J. K.,Järvinen T.,Karimäki V.,Kinnunen R.,Lampén T.,Lassila-Perini K.,Laurila S.,Lehti S.,Lindén T.,Luukka P.,Mäenpää T.,Siikonen H.,Tuominen E.,Tuominiemi J.,Tuuva T.,Besancon M.,Couderc F.,Dejardin M.,Denegri D.,Faure J. L.,Ferri F.,Ganjour S.,Ghosh S.,Givernaud A.,Gras P.,Hamel de Monchenault G.,Jarry P.,Leloup C.,Locci E.,Machet M.,Malcles J.,Negro G.,Rander J.,Rosowsky A.,Sahin M. Ö.,Titov M.,Abdulsalam A.,Amendola C.,Antropov I.,Baffioni S.,Beaudette F.,Busson P.,Cadamuro L.,Charlot C.,Granier de Cassagnac R.,Jo M.,Kucher I.,Lisniak S.,Lobanov A.,Martin Blanco J.,Nguyen M.,Ochando C.,Ortona G.,Paganini P.,Pigard P.,Salerno R.,Sauvan J. B.,Sirois Y.,Stahl Leiton A. G.,Yilmaz Y.,Zabi A.,Zghiche A.,Agram J.-L.,Andrea J.,Bloch D.,Brom J.-M.,Chabert E. C.,Collard C.,Conte E.,Coubez X.,Drouhin F.,Fontaine J.-C.,Gelé D.,Goerlach U.,Jansová M.,Juillot P.,Le Bihan A.-C.,Tonon N.,Van Hove P.,Gadrat S.,Beauceron S.,Bernet C.,Boudoul G.,Chanon N.,Chierici R.,Contardo D.,Depasse P.,El Mamouni H.,Fay J.,Finco L.,Gascon S.,Gouzevitch M.,Grenier G.,Ille B.,Lagarde F.,Laktineh I. B.,Lattaud H.,Lethuillier M.,Mirabito L.,Pequegnot A. L.,Perries S.,Popov A.,Sordini V.,Vander Donckt M.,Viret S.,Zhang S.,Toriashvili T.,Tsamalaidze Z.,Autermann C.,Feld L.,Kiesel M. K.,Klein K.,Lipinski M.,Preuten M.,Rauch M. 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B.,Keshri S.,Kumar A.,Malhotra S.,Naimuddin M.,Ranjan K.,Sharma R.,Bhardwaj R.,Bhattacharya R.,Bhattacharya S.,Bhawandeep U.,Bhowmik D.,Dey S.,Dutt S.,Dutta S.,Ghosh S.,Majumdar N.,Mondal K.,Mukhopadhyay S.,Nandan S.,Purohit A.,Rout P. K.,Roy A.,Roy Chowdhury S.,Sarkar S.,Sharan M.,Singh B.,Thakur S.,Behera P. K.,Chudasama R.,Dutta D.,Jha V.,Kumar V.,Mohanty A. K.,Netrakanti P. K.,Pant L. M.,Shukla P.,Topkar A.,Aziz T.,Dugad S.,Mahakud B.,Mitra S.,Mohanty G. B.,Sur N.,Sutar B.,Banerjee S.,Bhattacharya S.,Chatterjee S.,Das P.,Guchait M.,Jain Sa.,Kumar S.,Maity M.,Majumder G.,Mazumdar K.,Sahoo N.,Sarkar T.,Wickramage N.,Chauhan S.,Dube S.,Hegde V.,Kapoor A.,Kothekar K.,Pandey S.,Rane A.,Sharma S.,Chenarani S.,Eskandari Tadavani E.,Etesami S. M.,Khakzad M.,Mohammadi Najafabadi M.,Naseri M.,Paktinat Mehdiabadi S.,Rezaei Hosseinabadi F.,Safarzadeh B.,Zeinali M.,Felcini M.,Grunewald M.,Abbrescia M.,Calabria C.,Colaleo A.,Creanza D.,Cristella L.,De Filippis N.,De Palma M.,Di Florio A.,Errico F.,Fiore L.,Gelmi A.,Iaselli G.,Lezki S.,Maggi G.,Maggi M.,Marangelli B.,Miniello G.,My S.,Nuzzo S.,Pompili A.,Pugliese G.,Radogna R.,Ranieri A.,Selvaggi G.,Sharma A.,Silvestris L.,Venditti R.,Verwilligen P.,Zito G.,Abbiendi G.,Battilana C.,Bonacorsi D.,Borgonovi L.,Braibant-Giacomelli S.,Brigliadori L.,Campanini R.,Capiluppi P.,Castro A.,Cavallo F. R.,Chhibra S. S.,Codispoti G.,Cuffiani M.,Dallavalle G. M.,Fabbri F.,Fanfani A.,Fasanella D.,Giacomelli P.,Grandi C.,Guiducci L.,Marcellini S.,Masetti G.,Montanari A.,Navarria F. L.,Perrotta A.,Rossi A. M.,Rovelli T.,Siroli G. P.,Tosi N.,Albergo S.,Costa S.,Di Mattia A.,Giordano F.,Potenza R.,Tricomi A.,Tuve C.,Barbagli G.,Chatterjee K.,Ciulli V.,Civinini C.,D’Alessandro R.,Focardi E.,Latino G.,Lenzi P.,Meschini M.,Paoletti S.,Russo L.,Sguazzoni G.,Strom D.,Viliani L.,Benussi L.,Bianco S.,Fabbri F.,Piccolo D.,Primavera F.,Calvelli V.,Ferro F.,Ravera F.,Robutti E.,Tosi S.,Benaglia A.,Beschi A.,Brianza L.,Brivio F.,Ciriolo V.,Dinardo M. E.,Fiorendi S.,Gennai S.,Ghezzi A.,Govoni P.,Malberti M.,Malvezzi S.,Manzoni R. A.,Menasce D.,Moroni L.,Paganoni M.,Pauwels K.,Pedrini D.,Pigazzini S.,Ragazzi S.,Tabarelli de Fatis T.,Buontempo S.,Cavallo N.,Di Guida S.,Fabozzi F.,Fienga F.,Galati G.,Iorio A. O. M.,Khan W. A.,Lista L.,Meola S.,Paolucci P.,Sciacca C.,Thyssen F.,Voevodina E.,Azzi P.,Bacchetta N.,Benato L.,Bisello D.,Boletti A.,Carlin R.,Carvalho Antunes De Oliveira A.,Checchia P.,De Castro Manzano P.,Dorigo T.,Dosselli U.,Gasparini F.,Gasparini U.,Gozzelino A.,Lacaprara S.,Margoni M.,Meneguzzo A. T.,Pozzobon N.,Ronchese P.,Rossin R.,Simonetto F.,Tiko A.,Torassa E.,Zanetti M.,Zotto P.,Zumerle G.,Braghieri A.,Magnani A.,Montagna P.,Ratti S. P.,Re V.,Ressegotti M.,Riccardi C.,Salvini P.,Vai I.,Vitulo P.,Alunni Solestizi L.,Biasini M.,Bilei G. M.,Cecchi C.,Ciangottini D.,Fanò L.,Lariccia P.,Leonardi R.,Manoni E.,Mantovani G.,Mariani V.,Menichelli M.,Rossi A.,Santocchia A.,Spiga D.,Androsov K.,Azzurri P.,Bagliesi G.,Bianchini L.,Boccali T.,Borrello L.,Castaldi R.,Ciocci M. A.,Dell’Orso R.,Fedi G.,Giannini L.,Giassi A.,Grippo M. T.,Ligabue F.,Lomtadze T.,Manca E.,Mandorli G.,Messineo A.,Palla F.,Rizzi A.,Spagnolo P.,Tenchini R.,Tonelli G.,Venturi A.,Verdini P. G.,Barone L.,Cavallari F.,Cipriani M.,Daci N.,Del Re D.,Di Marco E.,Diemoz M.,Gelli S.,Longo E.,Marzocchi B.,Meridiani P.,Organtini G.,Pandolfi F.,Paramatti R.,Preiato F.,Rahatlou S.,Rovelli C.,Santanastasio F.,Amapane N.,Arcidiacono R.,Argiro S.,Arneodo M.,Bartosik N.,Bellan R.,Biino C.,Cartiglia N.,Castello R.,Cenna F.,Costa M.,Covarelli R.,Degano A.,Demaria N.,Kiani B.,Mariotti C.,Maselli S.,Migliore E.,Monaco V.,Monteil E.,Monteno M.,Obertino M. M.,Pacher L.,Pastrone N.,Pelliccioni M.,Pinna Angioni G. L.,Romero A.,Ruspa M.,Sacchi R.,Shchelina K.,Sola V.,Solano A.,Staiano A.,Belforte S.,Casarsa M.,Cossutti F.,Della Ricca G.,Zanetti A.,Kim D. H.,Kim G. N.,Kim M. S.,Lee J.,Lee S.,Lee S. W.,Moon C. S.,Oh Y. D.,Sekmen S.,Son D. C.,Yang Y. C.,Kim H.,Moon D. H.,Oh G.,Brochero Cifuentes J. A.,Goh J.,Kim T. J.,Cho S.,Choi S.,Go Y.,Gyun D.,Ha S.,Hong B.,Jo Y.,Kim Y.,Lee K.,Lee K. S.,Lee S.,Lim J.,Park S. K.,Roh Y.,Almond J.,Kim J.,Kim J. S.,Lee H.,Lee K.,Nam K.,Oh S. B.,Radburn-Smith B. C.,Seo S. h.,Yang U. K.,Yoo H. D.,Yu G. B.,Kim H.,Kim J. H.,Lee J. S. H.,Park I. C.,Choi Y.,Hwang C.,Lee J.,Yu I.,Dudenas V.,Juodagalvis A.,Vaitkus J.,Ahmed I.,Ibrahim Z. A.,Md Ali M. A. B.,Mohamad Idris F.,Wan Abdullah W. A. T.,Yusli M. N.,Zolkapli Z.,Reyes-Almanza R.,Ramirez-Sanchez G.,Duran-Osuna M. C.,Castilla-Valdez H.,De La Cruz-Burelo E.,Heredia-De La Cruz I.,Rabadan-Trejo R. I.,Lopez-Fernandez R.,Mejia Guisao J.,Sanchez-Hernandez A.,Carrillo Moreno S.,Oropeza Barrera C.,Vazquez Valencia F.,Eysermans J.,Pedraza I.,Salazar Ibarguen H. A.,Uribe Estrada C.,Morelos Pineda A.,Krofcheck D.,Bheesette S.,Butler P. H.,Ahmad A.,Ahmad M.,Hassan Q.,Hoorani H. R.,Saddique A.,Shah M. A.,Shoaib M.,Waqas M.,Bialkowska H.,Bluj M.,Boimska B.,Frueboes T.,Górski M.,Kazana M.,Nawrocki K.,Szleper M.,Traczyk P.,Zalewski P.,Bunkowski K.,Byszuk A.,Doroba K.,Kalinowski A.,Konecki M.,Krolikowski J.,Misiura M.,Olszewski M.,Pyskir A.,Walczak M.,Bargassa P.,Beirão Da Cruz E Silva C.,Di Francesco A.,Faccioli P.,Galinhas B.,Gallinaro M.,Hollar J.,Leonardo N.,Lloret Iglesias L.,Nemallapudi M. V.,Seixas J.,Strong G.,Toldaiev O.,Vadruccio D.,Varela J.,Afanasiev S.,Bunin P.,Gavrilenko M.,Golutvin I.,Gorbunov I.,Kamenev A.,Karjavin V.,Lanev A.,Malakhov A.,Matveev V.,Moisenz P.,Palichik V.,Perelygin V.,Shmatov S.,Shulha S.,Skatchkov N.,Smirnov V.,Voytishin N.,Zarubin A.,Ivanov Y.,Kim V.,Kuznetsova E.,Levchenko P.,Murzin V.,Oreshkin V.,Smirnov I.,Sosnov D.,Sulimov V.,Uvarov L.,Vavilov S.,Vorobyev A.,Andreev Yu.,Dermenev A.,Gninenko S.,Golubev N.,Karneyeu A.,Kirsanov M.,Krasnikov N.,Pashenkov A.,Tlisov D.,Toropin A.,Epshteyn V.,Gavrilov V.,Lychkovskaya N.,Popov V.,Pozdnyakov I.,Safronov G.,Spiridonov A.,Stepennov A.,Stolin V.,Toms M.,Vlasov E.,Zhokin A.,Aushev T.,Bylinkin A.,Chadeeva M.,Parygin P.,Philippov D.,Polikarpov S.,Popova E.,Rusinov V.,Andreev V.,Azarkin M.,Dremin I.,Kirakosyan M.,Rusakov S. 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M.,Cabrillo I. J.,Calderon A.,Chazin Quero B.,Duarte Campderros J.,Fernandez M.,Fernández Manteca P. J.,Garcia-Ferrero J.,García Alonso A.,Gomez G.,Lopez Virto A.,Marco J.,Martinez Rivero C.,Martinez Ruiz del Arbol P.,Matorras F.,Piedra Gomez J.,Prieels C.,Rodrigo T.,Ruiz-Jimeno A.,Scodellaro L.,Trevisani N.,Vila I.,Vilar Cortabitarte R.,Abbaneo D.,Akgun B.,Auffray E.,Baillon P.,Ball A. H.,Barney D.,Bendavid J.,Bianco M.,Bocci A.,Botta C.,Camporesi T.,Cepeda M.,Cerminara G.,Chapon E.,Chen Y.,d’Enterria D.,Dabrowski A.,Daponte V.,David A.,De Gruttola M.,De Roeck A.,Deelen N.,Dobson M.,du Pree T.,Dünser M.,Dupont N.,Elliott-Peisert A.,Everaerts P.,Fallavollita F.,Franzoni G.,Fulcher J.,Funk W.,Gigi D.,Gilbert A.,Gill K.,Glege F.,Gulhan D.,Hegeman J.,Innocente V.,Jafari A.,Janot P.,Karacheban O.,Kieseler J.,Knünz V.,Kornmayer A.,Krammer M.,Lange C.,Lecoq P.,Lourenço C.,Lucchini M. T.,Malgeri L.,Mannelli M.,Martelli A.,Meijers F.,Merlin J. A.,Mersi S.,Meschi E.,Milenovic P.,Moortgat F.,Mulders M.,Neugebauer H.,Ngadiuba J.,Orfanelli S.,Orsini L.,Pantaleo F.,Pape L.,Perez E.,Peruzzi M.,Petrilli A.,Petrucciani G.,Pfeiffer A.,Pierini M.,Pitters F. M.,Rabady D.,Racz A.,Reis T.,Rolandi G.,Rovere M.,Sakulin H.,Schäfer C.,Schwick C.,Seidel M.,Selvaggi M.,Sharma A.,Silva P.,Sphicas P.,Stakia A.,Steggemann J.,Stoye M.,Tosi M.,Treille D.,Tsirou A.,Veckalns V.,Verweij M.,Zeuner W. D.,Bertl W.,Caminada L.,Deiters K.,Erdmann W.,Horisberger R.,Ingram Q.,Kaestli H. C.,Kotlinski D.,Langenegger U.,Rohe T.,Wiederkehr S. A.,Backhaus M.,Bäni L.,Berger P.,Casal B.,Chernyavskaya N.,Dissertori G.,Dittmar M.,Donegà M.,Dorfer C.,Grab C.,Heidegger C.,Hits D.,Hoss J.,Klijnsma T.,Lustermann W.,Marionneau M.,Meinhard M. T.,Meister D.,Micheli F.,Musella P.,NessiTedaldi F.,Pata J.,Pauss F.,Perrin G.,Perrozzi L.,Quittnat M.,Reichmann M.,Ruini D.,Sanz Becerra D. A.,Schönenberger M.,Shchutska L.,Tavolaro V. R.,Theofilatos K.,Vesterbacka Olsson M. 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Abstract

Abstract A search for a heavy right-handed W boson (WR) decaying to a heavy right-handed neutrino and a charged lepton in events with two same-flavor leptons (e or μ) and two jets, is presented. The analysis is based on proton-proton collision data, collected by the CMS Collaboration at the LHC in 2016 and corresponding to an integrated luminosity of 35.9 fb−1. No significant excess above the standard model expectation is seen in the invariant mass distribution of the dilepton plus dijet system. Assuming that couplings are identical to those of the standard model, and that only one heavy neutrino flavor NR contributes significantly to the WR decay width, the region in the two-dimensional $$ \left({m}_{{\mathrm{W}}_{\mathrm{R}}},{m}_{{\mathrm{N}}_{\mathrm{R}}}\right) $$ m W R m N R mass plane excluded at 95% confidence level extends to approximately $$ {m}_{{\mathrm{W}}_{\mathrm{R}}}=4.4 $$ m W R = 4.4 TeV and covers a large range of right-handed neutrino masses below the WR boson mass. This analysis provides the most stringent limits on the WR mass to date.

Publisher

Springer Science and Business Media LLC

Subject

Nuclear and High Energy Physics

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