Search for single production of a vector-like T quark decaying to a top quark and a Z boson in the final state with jets and missing transverse momentum at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV

Author:

,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.,Paulitsch P.,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 T.,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.,El Faham H.,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.,Knolle J.,Lambrecht L.,Mestdach G.,Niedziela M.,Roskas C.,Samalan A.,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.,Jaffel K.,Jain Sa.,Lemaitre V.,Mondal K.,Prisciandaro J.,Taliercio A.,Teklishyn M.,Tran T. T.,Vischia P.,Wertz S.,Wuyckens S.,Alves G. A.,Hensel C.,Moraes A.,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.,Fonseca De Souza S.,Matos Figueiredo D.,Mora Herrera C.,Mota Amarilo K.,Mundim L.,Nogima H.,Rebello Teles P.,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.,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.,Iemmi F.,Kapoor A.,Leggat D.,Liao H.,Liu Z.-A.,Milosevic V.,Monti F.,Sharma R.,Tao J.,Thomas-Wilsker J.,Wang J.,Yu T.,Zhang H.,Zhao J.,Agapitos A.,Ban Y.,Chen C.,Huang Q.,Levin A.,Li Q.,Lyu X.,Mao Y.,Qian S. J.,Wang D.,Wang Q.,Xiao J.,Lu M.,You Z.,Gao X.,Okawa H.,Lin Z.,Xiao M.,Avila C.,Cabrera A.,Florez C.,Fraga J.,Sarkar A.,Segura Delgado M. A.,Mejia Guisao J.,Ramirez F.,Ruiz Alvarez J. D.,Salazar González C. A.,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.,Christoforou K.,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.,Abdalla H.,Abu Zeid S.,Mahmoud M. A.,Mohammed Y.,Bhowmik S.,Carvalho Antunes De Oliveira A.,Dewanjee R. K.,Ehataht K.,Kadastik M.,Nandan S.,Nielsen C.,Pata J.,Raidal M.,Tani L.,Veelken C.,Eerola P.,Forthomme L.,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.,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. Ö.,Savoy-Navarro A.,Titov M.,Yu G. B.,Ahuja S.,Beaudette F.,Bonanomi M.,Buchot Perraguin A.,Busson P.,Cappati A.,Charlot C.,Davignon O.,Diab B.,Falmagne G.,Ghosh S.,Granier de Cassagnac R.,Hakimi A.,Kucher I.,Nguyen M.,Ochando C.,Paganini P.,Rembser J.,Salerno R.,Sauvan J. B.,Sirois Y.,Zabi A.,Zghiche A.,Agram J.-L.,Andrea J.,Apparu D.,Bloch D.,Bourgatte G.,Brom J.-M.,Chabert E. C.,Collard C.,Darej D.,Fontaine J.-C.,Goerlach U.,Grimault C.,Le Bihan A.-C.,Nibigira E.,Van Hove P.,Asilar E.,Beauceron S.,Bernet C.,Boudoul G.,Camen C.,Carle A.,Chanon N.,Contardo D.,Depasse P.,El Mamouni H.,Fay J.,Gascon S.,Gouzevitch M.,Ille B.,Laktineh I. 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E.,Stafford D.,Tonon N.,Turkot O.,Van De Klundert M.,Walsh R.,Walter D.,Wen Y.,Wichmann K.,Wiens L.,Wissing C.,Wuchterl S.,Aggleton R.,Albrecht S.,Bein S.,Benato L.,Benecke A.,Connor P.,De Leo K.,Eich M.,Feindt F.,Fröhlich A.,Garbers C.,Garutti E.,Gunnellini P.,Haller J.,Hinzmann A.,Kasieczka G.,Klanner R.,Kogler R.,Kramer T.,Kutzner V.,Lange J.,Lange T.,Lobanov A.,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.,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.,Neukum M.,Nürnberg A.,Quast G.,Rabbertz K.,Rauser J.,Savoiu D.,Schnepf M.,Seith D.,Shvetsov I.,Simonis H. J.,Ulrich R.,Van Der Linden J.,Von Cube R. 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M.,Khakzad M.,Mohammadi Najafabadi M.,Grunewald M.,Abbrescia M.,Aly R.,Aruta C.,Colaleo A.,Creanza D.,De Filippis N.,De Palma M.,Di Florio A.,Di Pilato A.,Elmetenawee W.,Fiore L.,Gelmi A.,Gul M.,Iaselli G.,Ince M.,Lezki S.,Maggi G.,Maggi M.,Margjeka I.,Mastrapasqua V.,Merlin J. A.,My S.,Nuzzo S.,Pellecchia A.,Pompili A.,Pugliese G.,Ranieri A.,Selvaggi G.,Silvestris L.,Simone F. M.,Venditti R.,Verwilligen P.,Abbiendi G.,Battilana C.,Bonacorsi D.,Borgonovi L.,Brigliadori L.,Campanini R.,Capiluppi P.,Castro A.,Cavallo F. R.,Cuffiani M.,Dallavalle G. M.,Diotalevi T.,Fabbri F.,Fanfani A.,Giacomelli P.,Giommi L.,Grandi C.,Guiducci L.,Meo S. Lo,Lunerti L.,Marcellini S.,Masetti G.,Navarria F. L.,Perrotta A.,Primavera F.,Rossi A. M.,Rovelli T.,Siroli G. P.,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.,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.,Moroni L.,Paganoni M.,Pedrini D.,Ragazzi S.,Redaelli N.,Tabarelli de Fatis T.,Valsecchi D.,Zuolo D.,Buontempo S.,Carnevali F.,Cavallo N.,De Iorio A.,Fabozzi F.,Iorio A. O. M.,Lista L.,Meola S.,Paolucci P.,Rossi B.,Sciacca C.,Azzi P.,Bacchetta N.,Bisello D.,Bortignon P.,Bragagnolo A.,Carlin R.,Checchia P.,Dorigo T.,Dosselli U.,Gasparini F.,Gasparini U.,Hoh S. Y.,Layer L.,Margoni M.,Meneguzzo A. 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G.,Campana M.,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.,Cartiglia N.,Cometti S.,Costa M.,Covarelli R.,Demaria N.,Kiani B.,Legger F.,Mariotti C.,Maselli S.,Migliore E.,Monteil E.,Monteno M.,Obertino M. M.,Ortona G.,Pacher L.,Pastrone N.,Pelliccioni M.,Pinna Angioni G. L.,Ruspa M.,Shchelina K.,Siviero F.,Sola V.,Solano A.,Soldi D.,Staiano A.,Tornago M.,Trocino D.,Vagnerini A.,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.,Kim J.,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.,Francois B.,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.,Jang W.,Jeon D.,Kang D. Y.,Kang Y.,Kim J. H.,Kim S.,Ko B.,Lee J. S. H.,Lee Y.,Park I. C.,Roh Y.,Ryu M. S.,Song D.,Watson I. J.,Yang S.,Ha S.,Yoo H. D.,Choi M.,Jeong Y.,Lee H.,Lee Y.,Yu I.,Beyrouthy T.,Maghrbi Y.,Torims T.,Veckalns V.,Ambrozas M.,Juodagalvis A.,Rinkevicius A.,Tamulaitis G.,Bin Norjoharuddeen N.,Wan Abdullah W. A. T.,Yusli M. N.,Zolkapli Z.,Benitez J. F.,Castaneda Hernandez A.,León Coello M.,Murillo Quijada J. A.,Sehrawat 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.,Sánchez Hernández A.,Carrillo Moreno S.,Oropeza Barrera C.,Ramírez García 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.,Górski M.,Kazana M.,Szleper M.,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.,Pisano M.,Seixas J.,Toldaiev O.,Varela J.,Afanasiev S.,Budkouski D.,Golutvin I.,Gorbunov I.,Karjavine V.,Korenkov 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.,Yuldashev B. S.,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.,Kirpichnikov D.,Kirsanov M.,Krasnikov N.,Pashenkov A.,Pivovarov G.,Tlisov D.,Toropin A.,Epshteyn V.,Gavrilov V.,Lychkovskaya N.,Nikitenko A.,Popov V.,Spiridonov A.,Stepennov A.,Toms M.,Vlasov E.,Zhokin A.,Aushev T.,Bychkova O.,Chistov R.,Danilov M.,Parygin P.,Polikarpov S.,Andreev V.,Azarkin M.,Dremin I.,Kirakosyan M.,Terkulov A.,Belyaev A.,Boos E.,Bunichev V.,Dubinin M.,Dudko L.,Klyukhin V.,Kodolova O.,Lokhtin I.,Obraztsov S.,Perfilov M.,Savrin V.,Volkov P.,Vorotnikov G.,Blinov V.,Dimova T.,Kardapoltsev L.,Kozyrev A.,Ovtin I.,Skovpen Y.,Azhgirey I.,Bayshev I.,Elumakhov D.,Kachanov V.,Konstantinov D.,Mandrik P.,Petrov V.,Ryutin R.,Slabospitskii S.,Sobol A.,Troshin S.,Tyurin N.,Uzunian A.,Volkov A.,Babaev A.,Okhotnikov V.,Borshch V.,Ivanchenko V.,Tcherniaev E.,Adzic P.,Dordevic M.,Milenovic P.,Milosevic J.,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.,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.,Trevisani N.,Brochero Cifuentes J. A.,Cabrillo I. J.,Calderon A.,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.,Matorras Cuevas P.,Piedra Gomez J.,Prieels C.,Rodrigo T.,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.,Aarrestad T. K.,Abbaneo D.,Alimena J.,Auffray E.,Auzinger G.,Baechler J.,Baillon P.,Barney D.,Bendavid J.,Bianco M.,Bocci A.,Camporesi T.,Capeans Garrido M.,Cerminara G.,Chhibra S. S.,Cristella L.,d’Enterria D.,Dabrowski A.,Daci N.,David A.,De Roeck A.,Defranchis M. M.,Deile M.,Dobson M.,Dünser M.,Dupont N.,Elliott-Peisert A.,Emriskova N.,Fallavollita F.,Fasanella D.,Fiorendi S.,Florent A.,Franzoni G.,Funk W.,Giani S.,Gigi D.,Gill K.,Glege F.,Gouskos L.,Haranko M.,Hegeman J.,Iiyama Y.,Innocente V.,James T.,Janot P.,Kaspar J.,Kieseler J.,Komm M.,Kratochwil N.,Lange C.,Laurila S.,Lecoq P.,Long K.,Lourenço C.,Malgeri L.,Mallios S.,Mannelli M.,Marini A. 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M.,Richards A.,Rose A.,Scott E.,Seez C.,Shtipliyski A.,Tapper A.,Uchida K.,Virdee T.,Vojinovic M.,Wardle N.,Webb S. N.,Winterbottom D.,Zecchinelli A. G.,Coldham K.,Cole J. E.,Khan A.,Kyberd P.,Reid I. D.,Teodorescu L.,Zahid S.,Abdullin S.,Brinkerhoff A.,Caraway B.,Dittmann J.,Hatakeyama K.,Kanuganti A. R.,McMaster B.,Pastika N.,Sawant S.,Sutantawibul C.,Wilson J.,Bartek R.,Dominguez A.,Uniyal R.,Vargas Hernandez A. M.,Buccilli A.,Cooper S. I.,Di Croce D.,Gleyzer S. V.,Henderson C.,Perez C. U.,Rumerio P.,West C.,Akpinar A.,Albert A.,Arcaro D.,Cosby C.,Demiragli Z.,Fontanesi E.,Gastler D.,Rohlf J.,Salyer K.,Sperka D.,Spitzbart D.,Suarez I.,Tsatsos A.,Yuan S.,Zou D.,Benelli G.,Burkle B.,Coubez X.,Cutts D.,Hadley M.,Heintz U.,Hogan J. M.,Landsberg G.,Lau K. T.,Lukasik M.,Luo J.,Narain M.,Sagir S.,Usai E.,Wong W. Y.,Yan X.,Yu D.,Zhang W.,Bonilla J.,Brainerd C.,Breedon R.,Calderon De La Barca Sanchez M.,Chertok M.,Conway J.,Cox P. 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Abstract

Abstract A search is presented for single production of a vector-like T quark with charge 2/3 e, in the decay channel featuring a top quark and a Z boson, with the top quark decaying hadronically and the Z boson decaying to neutrinos. The search uses data collected by the CMS experiment in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 137 fb1 recorded at the CERN LHC in 2016–2018. The search is sensitive to a T quark mass between 0.6 and 1.8 TeV with decay widths ranging from negligibly small up to 30% of the T quark mass. Reconstruction strategies for the top quark are based on the degree of Lorentz boosting of its final state. At 95% confidence level, the upper limit on the product of the cross section and branching fraction for a T quark of small decay width varies between 15 and 602 fb, depending on its mass. For a T quark with decay widths between 10 and 30% of its mass, this upper limit ranges between 16 and 836 fb. For most of the studied range, the results provide the best limits to date. This is the first search for single T quark production based on the full Run 2 data set of the LHC.

Publisher

Springer Science and Business Media LLC

Subject

Nuclear and High Energy Physics

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