Search for the production of four top quarks in the single-lepton and opposite-sign dilepton final states in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV

Author:

,Sirunyan A. M.,Tumasyan A.,Adam W.,Ambrogi F.,Bergauer T.,Brandstetter J.,Dragicevic M.,Erö J.,Escalante Del Valle A.,Flechl M.,Frühwirth R.,Jeitler M.,Krammer N.,Krätschmer I.,Liko D.,Madlener T.,Mikulec I.,Rad N.,Schieck J.,Schöfbeck R.,Spanring M.,Spitzbart D.,Waltenberger W.,Wulz C.-E.,Zarucki M.,Drugakov V.,Mossolov V.,Suarez Gonzalez J.,Darwish M. R.,De Wolf E. A.,Di Croce D.,Janssen X.,Lauwers J.,Lelek A.,Pieters M.,Rejeb Sfar H.,Van Haevermaet H.,Van Mechelen P.,Van Putte S.,Van Remortel N.,Blekman F.,Bols E. S.,Chhibra S. S.,D’Hondt J.,De Clercq J.,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.,Favart L.,Grebenyuk A.,Kalsi A. K.,Luetic J.,Popov A.,Postiau N.,Starling E.,Thomas L.,Vander Velde C.,Vanlaer P.,Vannerom D.,Wang Q.,Cornelis T.,Dobur D.,Khvastunov I.,Roskas C.,Trocino D.,Tytgat M.,Verbeke W.,Vermassen B.,Vit M.,Zaganidis N.,Bondu O.,Bruno G.,Caputo C.,David P.,Delaere C.,Delcourt M.,Giammanco A.,Lemaitre V.,Magitteri A.,Prisciandaro J.,Saggio A.,Vidal Marono M.,Vischia P.,Zobec J.,Alves F. L.,Alves G. A.,Correia Silva G.,Hensel C.,Moraes A.,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.,De Oliveira Martins C.,Fonseca De Souza S.,Huertas Guativa L. M.,Malbouisson H.,Martins J.,Matos Figueiredo D.,Medina Jaime M.,Melo De Almeida M.,Mora Herrera C.,Mundim L.,Nogima H.,Prado Da Silva W. L.,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.,Lemos D. S.,Mercadante P. G.,Novaes S. F.,Padula SandraS.,Aleksandrov A.,Antchev G.,Hadjiiska R.,Iaydjiev P.,Marinov A.,Misheva M.,Rodozov M.,Shopova M.,Sultanov G.,Bonchev M.,Dimitrov A.,Ivanov T.,Litov L.,Pavlov B.,Petkov P.,Fang W.,Gao X.,Yuan L.,Ahmad M.,Chen G. M.,Chen H. S.,Chen M.,Jiang C. H.,Leggat D.,Liao H.,Liu Z.,Shaheen S. M.,Spiezia A.,Tao J.,Yazgan E.,Zhang H.,Zhang S.,Zhao J.,Agapitos A.,Ban Y.,Chen G.,Levin A.,Li J.,Li L.,Li Q.,Mao Y.,Qian S. J.,Wang D.,Hu Z.,Wang Y.,Avila C.,Cabrera A.,Chaparro Sierra L. F.,Florez C.,González Hernández C. F.,Segura Delgado M. A.,Mejia Guisao J.,Ruiz Alvarez J. D.,Salazar González C. A.,Vanegas Arbelaez N.,Giljanovíc D.,Godinovic N.,Lelas D.,Puljak I.,Sculac T.,Antunovic Z.,Kovac M.,Brigljevic V.,Ceci S.,Ferencek D.,Kadija K.,Mesic B.,Roguljic M.,Starodumov A.,Susa T.,Ather M. W.,Attikis A.,Erodotou E.,Ioannou A.,Kolosova M.,Konstantinou S.,Mavromanolakis G.,Mousa J.,Nicolaou C.,Ptochos F.,Razis P. 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K.,Pitzl D.,Raspereza A.,Saibel A.,Savitskyi M.,Scheurer V.,Schütze P.,Schwanenberger C.,Shevchenko R.,Singh A.,Tholen H.,Turkot O.,Vagnerini A.,Van De Klundert M.,Van Onsem G. P.,Walsh R.,Wen Y.,Wichmann K.,Wissing C.,Zenaiev O.,Zlebcik R.,Aggleton R.,Bein S.,Benato L.,Benecke A.,Blobel V.,Dreyer T.,Ebrahimi A.,Fröhlich A.,Garbers C.,Garutti E.,Gonzalez D.,Gunnellini P.,Haller J.,Hinzmann A.,Karavdina A.,Kasieczka G.,Klanner R.,Kogler R.,Kovalchuk N.,Kurz S.,Kutzner V.,Lange J.,Lange T.,Malara A.,Marconi D.,Multhaup J.,Niedziela M.,Niemeyer C. E. N.,Nowatschin D.,Perieanu A.,Reimers A.,Rieger O.,Scharf C.,Schleper P.,Schumann S.,Schwandt J.,Sonneveld J.,Stadie H.,Steinbrück G.,Stober F. M.,Stöver M.,Vormwald B.,Zoi I.,Akbiyik M.,Barth C.,Baselga M.,Baur S.,Berger T.,Butz E.,Caspart R.,Chwalek T.,De Boer W.,Dierlamm A.,El Morabit K.,Faltermann N.,Giffels M.,Goldenzweig P.,Gottmann A.,Harrendorf M. A.,Hartmann F.,Husemann U.,Kudella S.,Mitra S.,Mozer M. 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B.,Sur N.,Verma RavindraKumar,Banerjee S.,Bhattacharya S.,Chatterjee S.,Das P.,Guchait M.,Karmakar S.,Kumar S.,Majumder G.,Mazumdar K.,Sahoo N.,Sawant S.,Chauhan S.,Dube S.,Hegde V.,Kapoor A.,Kothekar K.,Pandey S.,Rane A.,Rastogi A.,Sharma S.,Chenarani S.,Eskandari Tadavani E.,Etesami S. M.,Khakzad M.,Mohammadi Najafabadi M.,Naseri M.,Rezaei Hosseinabadi F.,Felcini M.,Grunewald M.,Abbrescia M.,Calabria C.,Colaleo A.,Creanza D.,Cristella L.,De Filippis N.,De Palma M.,Di Florio A.,Fiore L.,Gelmi A.,Iaselli G.,Ince M.,Lezki S.,Maggi G.,Maggi M.,Miniello G.,My S.,Nuzzo S.,Pompili A.,Pugliese G.,Radogna R.,Ranieri A.,Selvaggi G.,Silvestris L.,Venditti R.,Verwilligen P.,Abbiendi G.,Battilana C.,Bonacorsi D.,Borgonovi L.,Braibant-Giacomelli S.,Campanini R.,Capiluppi P.,Castro A.,Cavallo F. R.,Ciocca C.,Codispoti G.,Cuffiani M.,Dallavalle G. M.,Fabbri F.,Fanfani A.,Fontanesi E.,Giacomelli P.,Grandi C.,Guiducci L.,Iemmi F.,Lo Meo S.,Marcellini S.,Masetti G.,Navarria F. 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T.,Pazzini J.,Pozzobon N.,Presilla M.,Ronchese P.,Rossin R.,Simonetto F.,Tiko A.,Tosi M.,Zanetti M.,Zotto P.,Zumerle G.,Braghieri A.,Montagna P.,Ratti S. P.,Re V.,Ressegotti M.,Riccardi C.,Salvini P.,Vai I.,Vitulo P.,Biasini M.,Bilei G. M.,Cecchi C.,Ciangottini D.,Fanó 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.,Bertacchi V.,Bianchini L.,Boccali T.,Castaldi R.,Ciocci M. A.,Dell’Orso R.,Fedi G.,Giannini L.,Giassi A.,Grippo M. T.,Ligabue F.,Manca E.,Mandorli G.,Messineo A.,Palla F.,Rizzi A.,Rolandi G.,Roy Chowdhury S.,Scribano A.,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.,Marzocchi B.,Meridiani P.,Organtini G.,Pandolfi F.,Paramatti R.,Quaranta C.,Rahatlou S.,Rovelli C.,Santanastasio F.,Soffi L.,Amapane N.,Arcidiacono R.,Argiro S.,Arneodo M.,Bartosik N.,Bellan R.,Biino C.,Cappati A.,Cartiglia N.,Cometti S.,Costa M.,Covarelli R.,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.,Salvatico R.,Sola V.,Solano A.,Soldi D.,Staiano A.,Belforte S.,Candelise V.,Casarsa M.,Cossutti F.,Da Rold A.,Della Ricca G.,Vazzoler F.,Zanetti A.,Kim B.,Kim D. H.,Kim G. N.,Kim M. S.,Lee J.,Lee S. W.,Moon C. S.,Oh Y. D.,Pak S. I.,Sekmen S.,Son D. C.,Yang Y. C.,Kim H.,Moon D. H.,Oh G.,Francois B.,Kim T. J.,Park J.,Cho S.,Choi S.,Go Y.,Gyun D.,Ha S.,Hong B.,Lee K.,Lee K. S.,Lim J.,Park J.,Park S. K.,Roh Y.,Goh J.,Kim H. S.,Almond J.,Bhyun J. H.,Choi J.,Jeon S.,Kim J.,Kim J. S.,Lee H.,Lee K.,Lee S.,Nam K.,Oh M.,Oh S. B.,Radburn-Smith B. C.,Yang U. K.,Yoo H. D.,Yoon I.,Yu G. B.,Jeon D.,Kim H.,Kim J. H.,Lee J. S. H.,Park I. C.,Watson I.,Choi Y.,Hwang C.,Jeong Y.,Lee J.,Lee Y.,Yu I.,Veckalns V.,Dudenas V.,Juodagalvis A.,Vaitkus J.,Ibrahim Z. A.,Mohamad Idris F.,Wan Abdullah W. A. T.,Yusli M. N.,Zolkapli Z.,Benitez J. F.,Castaneda Hernandez A.,Murillo Quijada J. A.,Valencia Palomo L.,Castilla-Valdez H.,De La Cruz-Burelo E.,Heredia-De La Cruz I.,Lopez-Fernandez R.,Sanchez-Hernandez A.,Carrillo Moreno S.,Oropeza Barrera C.,Ramirez-Garcia M.,Vazquez Valencia F.,Eysermans J.,Pedraza I.,Salazar Ibarguen H. A.,Uribe Estrada C.,Morelos Pineda A.,Raicevic N.,Krofcheck D.,Bheesette S.,Butler P. H.,Ahmad A.,Ahmad M.,Hassan Q.,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.,Byszuk A.,Doroba K.,Kalinowski A.,Konecki M.,Krolikowski J.,Misiura M.,Olszewski M.,Pyskir A.,Walczak M.,Araujo M.,Bargassa P.,Bastos D.,Di Francesco A.,Faccioli P.,Galinhas B.,Gallinaro M.,Hollar J.,Leonardo N.,Seixas J.,Shchelina K.,Strong G.,Toldaiev O.,Varela J.,Afanasiev S.,Bunin P.,Gavrilenko M.,Golutvin I.,Gorbunov I.,Kamenev A.,Karjavine V.,Lanev A.,Malakhov A.,Matveev V.,Moisenz P.,Palichik V.,Perelygin V.,Savina M.,Shmatov S.,Shulha S.,Skatchkov N.,Smirnov V.,Voytishin N.,Zarubin A.,Chtchipounov L.,Golovtsov V.,Ivanov Y.,Kim V.,Kuznetsova E.,Levchenko P.,Murzin V.,Oreshkin V.,Smirnov I.,Sosnov D.,Sulimov V.,Uvarov L.,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.,Nikitenko A.,Popov V.,Pozdnyakov I.,Safronov G.,Spiridonov A.,Stepennov A.,Toms M.,Vlasov E.,Zhokin A.,Aushev T.,Bychkova O.,Chistov R.,Danilov M.,Polikarpov S.,Tarkovskii E.,Andreev V.,Azarkin M.,Dremin I.,Kirakosyan M.,Terkulov A.,Baskakov A.,Belyaev A.,Boos E.,Bunichev V.,Dubinin M.,Dudko L.,Klyukhin V.,Korneeva N.,Lokhtin I.,Obraztsov S.,Perfilov M.,Savrin V.,Volkov P.,Barnyakov A.,Blinov V.,Dimova T.,Kardapoltsev L.,Skovpen Y.,Azhgirey I.,Bayshev I.,Bitioukov S.,Kachanov V.,Konstantinov D.,Mandrik P.,Petrov V.,Ryutin R.,Slabospitskii S.,Sobol A.,Troshin S.,Tyurin N.,Uzunian A.,Volkov A.,Babaev A.,Iuzhakov A.,Okhotnikov V.,Borchsh V.,Ivanchenko V.,Tcherniaev E.,Adzic P.,Cirkovic P.,Devetak D.,Dordevic M.,Milenovic P.,Milosevic J.,Stojanovic M.,Aguilar-Benitez M.,Alcaraz Maestre J.,Álvarez Fernández A.,Bachiller I.,Barrio Luna M.,Brochero Cifuentes J. 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Abstract

Abstract A search for the standard model production of four top quarks (pp → $$ \mathrm{t}\overline{\mathrm{t}}\mathrm{t}\overline{\mathrm{t}} $$ t t ¯ t t ¯ ) is reported using single-lepton plus jets and opposite-sign dilepton plus jets signatures. Proton-proton collisions are recorded with the CMS detector at the LHC at a center-of-mass energy of 13 TeV in a sample corresponding to an integrated luminosity of 35.8 fb 1. A multivariate analysis exploiting global event and jet properties is used to discriminate $$ \mathrm{t}\overline{\mathrm{t}}\mathrm{t}\overline{\mathrm{t}} $$ t t ¯ t t ¯ from $$ \mathrm{t}\overline{\mathrm{t}} $$ t t ¯ production. No significant deviation is observed from the predicted background. An upper limit is set on the cross section for $$ \mathrm{t}\overline{\mathrm{t}}\mathrm{t}\overline{\mathrm{t}} $$ t t ¯ t t ¯ production in the standard model of 48 fb at 95% confidence level. When combined with a previous measurement by the CMS experiment from an analysis of other final states, the observed signal significance is 1.4 standard deviations, and the combined cross section measurement is $$ {13}_{-9}^{+11} $$ 13 9 + 11 fb. The result is also interpreted in the framework of effective field theory.

Publisher

Springer Science and Business Media LLC

Subject

Nuclear and High Energy Physics

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