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Search for electroweak production of a vector-like T quark using fully hadronic final states

Résumé

A search is performed for electroweak production of a vector-like top quark partner T of charge 2/3 in association with a top or bottom quark, using proton-proton collision data at s=\sqrt{s} = 13 TeV collected by the CMS experiment at the LHC in 2016. The data sample corresponds to an integrated luminosity of 35.9 fb1^{-1}. The search targets T quarks over a wide range of masses and fractional widths, decaying to a top quark and either a Higgs boson or a Z boson in fully hadronic final states. The search is performed using two experimentally distinct signatures that depend on whether or not each quark from the decays of the top quark, Higgs boson, or Z boson produces an individual resolved jet. Jet substructure, b tagging, and kinematic variables are used to identify the top quark and boson jets, and also to suppress the standard model backgrounds. The data are found to be consistent with the expected backgrounds. Upper limits at 95% confidence level are set on the cross sections for T quark-mediated production of tHQq, tZQq, and their sum, where Q is the associated top or bottom heavy quark and q is another associated quark. The limits are given for each search signature for various T quark widths up to 30% of the T quark mass, and are between 2 pb and 20 fb for T quark masses in the range 0.6-2.6 TeV. These results are significantly more sensitive than prior searches for electroweak single production of T\totH and represent the first constraints on T\totZ using hadronic decays of the Z boson with this production mode.

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Concepts associés (32)
Quark
En physique des particules, un quark est une particule élémentaire et un constituant de la matière observable. Les quarks s'associent entre eux pour former des hadrons, particules composites, dont les protons et les neutrons sont des exemples connus, parmi d'autres. En raison d'une propriété dite de confinement, les quarks ne peuvent être isolés, et n'ont pas pu être observés directement ; tout ce que l'on sait des quarks provient donc indirectement de l'observation des hadrons.
Quark top
Le quark top (en abrégé t) est un quark, une particule élémentaire de la physique des particules. vignette|300px|Diagramme de désintégration des quarks. Comme tous les quarks, le quark top est un fermion. Il s'agit d'un quark de possédant une charge électrique de +2/3 e. Il est le quark le plus massif avec une masse de (presque autant qu'un atome d'or). L'antiparticule du quark top est l'antiquark top, de charge électrique −2/3 e.
Quark bottom
Le quark bottom (souvent abrégé en quark b), ou quark beau (beauty quark en anglais), est un quark, une particule élémentaire de la physique des particules. vignette|300px|Diagramme de désintégration des quarks. Comme tous les quarks, le quark bottom est un fermion. Il s'agit d'un quark de possédant une charge électrique de -1⁄3 e. Avec une masse de 4 GeV.c−2 (4 fois celle du proton), le quark bottom est le le plus lourd, étant dépassé seulement par le quark top. L'antiparticule du quark bottom est l'antiquark bottom, de charge électrique 1⁄3 e.
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