Search for heavy neutral leptons in final states with electrons, muons, and hadronically decaying tau leptons in proton-proton collisions at √s=13 TeV

• Main Author: Hayrapetyan, A.
• Publication Date: 2024
• Other Authors: Tumasyan, A., Adam, W., Andrejkovic, J. W., Bergauer, T., Chatterjee, S., Damanakis, K., Dragicevic, M., Hussain, P. S., Jeitler, M., Krammer, N., Li, A., Liko, D., Mikulec, I., Schieck, J., Schoefbeck, R., Schwarz, D., Sonawane, M., Templ, S., Waltenberger, W., Wulz, C. -E., Darwish, M. R., Janssen, T., Van Mechelen, P., Bols, E. S., Breugelmans, N., D'Hondt, J., Dansana, S., De Moor, A., Delcourt, M., Heyen, F., Lowette, S., Makarenko, I., Mueller, D., Tavernier, S., Tytgat, M., Van Onsem, G. P., Van Putte, S., Vannerom, D., Clerbaux, B., Das, A. K., De Lentdecker, G., Evard, H., Favart, L., Gianneios, P., Hohov, D., Jaramillo, J., Khalilzadeh, A., Khan, F. A., Lee, K., Mahdavikhorrami, M., Malara, A., Paredes, S., Thomas, L., Vanden Bemden, M., Vander Velde, C., Vanlaer, P., De Coen, M., Dobur, D., Hong, Y., Knolle, J., Lambrecht, L., Mestdach, G., Amarilo, K. 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A., Cipriani, M., D'Amante, V., Dell'Orso, R., Donato, S., Giassi, A., Ligabue, F., Figueiredo, D. Matos, Messineo, A., Musich, M., Palla, F., Rizzi, A., Rolandi, G., Chowdhury, S. Roy, Sarkar, T., Scribano, A., Spagnolo, P., Tenchini, R., Tonelli, G., Turini, N., Vaselli, F., Venturi, A., Verdini, P. G., Barrera, C. Baldenegro, Barria, P., Basile, C., Campana, M., Cavallari, F., Mendez, L. Cunqueiro, Del Re, D., Di Marco, E., Diemoz, M., Errico, F., Longo, E., Meridiani, P., Mijuskovic, J., 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., Bellora, A., Biino, C., Borca, C., Cartiglia, N., Costa, M., Covarelli, R., Demaria, N., Finco, L., Grippo, M., Kiani, B., Legger, F., Luongo, F., Mariotti, C., Markovic, L., Maselli, S., Mecca, A., Menzio, L., Migliore, E., Monteno, M., Mulargia, R., Obertino, M. 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D., Liyanage, K., Perera, N., Wickramage, N., Abbaneo, D., Amendola, C., Auffray, E., Auzinger, G., Baechler, J., Barney, D., Bermudez Martinez, A., Bianco, M., Bilin, B., Bin Anuar, A. A., Bocci, A., Botta, C., Brondolin, E., Caillol, C., Cerminara, G., Chernyavskaya, N., d'Enterria, D., Dabrowski, A., David, A., De Roeck, A., Defranchis, M. M., Deile, M., Dobson, M., Forthomme, L., Franzoni, G., Funk, W., Giani, S., Gigi, D., Gill, K., Glege, F., Gouskos, L., Haranko, M., Hegeman, J., Huber, B., Innocente, V., James, T., Janot, P., Kaluzinska, O., Laurila, S., Lecoq, P., Leutgeb, E., Lourenco, C., Malgeri, L., Mannelli, M., Marini, A. 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S., Dolek, F., Dumanoglu, I., Eskut, E., Guler, Y., Gurpinar Guler, E., Isik, C., Kara, O., Kayis Topaksu, A., Kiminsu, U., Onengut, G., Ozdemir, K., Polatoz, A., Tali, B., Tok, U. G., Turkcapar, S., Uslan, E., Zorbakir, I. S., Sokmen, G., Yalvac, M., Akgun, B., Atakisi, I. O., Gulmez, E., Kaya, M., Kaya, O., Tekten, S., Cakir, A., Cankocak, K., Dincer, G. G., Komurcu, Y., Sen, S., Aydilek, O., Cerci, S., Epshteyn, V., Hacisahinoglu, B., Hos, I., Kaynak, B., Ozkorucuklu, S., Potok, O., Sert, H., Simsek, C., Zorbilmez, C., Isildak, B., Cerci, D. Sunar, Boyaryntsev, A., Grynyov, B., Levchuk, L., Anthony, D., Brooke, J. J., Bundock, A., Bury, F., Clement, E., Cussans, D., Flacher, H., Glowacki, M., Goldstein, J., Heath, H. F., Holmberg, M. -L., Kreczko, L., Paramesvaran, S., Robertshaw, L., Seif El Nasr-Storey, S., Smith, V. J., Stylianou, N., Pass, K. Walkingshaw, Ball, A. H., Bell, K. W., Belyaev, A., Brew, C., Brown, R. M., Cockerill, D. J. A., Cooke, C., Ellis, K. V., Harder, K., Harper, S., Linacre, J., Manolopoulos, K., Newbold, D. M., Olaiya, E., Petyt, D., Reis, T., Sahasransu, A. R., Salvi, G., Schuh, T., Shepherd-Themistocleous, C. H., Tomalin, I. R., Williams, T., Bainbridge, R., Bloch, P., Brown, C. E., Buchmuller, O., Cacchio, V., Montoya, C. A. Carrillo, Chahal, G. S., Colling, D., Dancu, J. S., Das, I., Dauncey, P., Davies, G., Davies, J., Della Negra, M., Fayer, S., Fedi, G., Hall, G., Hassanshahi, M. H., Howard, A., Iles, G., Knight, M., Langford, J., Holgado, J. Leon, Lyons, L., Magnan, A. -M., Malik, S., Mieskolainen, M., Nash, J., Pesaresi, M., Pradeep, P. B., Radburn-Smith, B. C., Richards, A., Rose, A., Savva, K., Seez, C., Shukla, R., Tapper, A., Uchida, K., Uttley, G. P., Vage, L. H., Virdee, T., Vojinovic, M., Wardle, N., Winterbottom, D., Coldham, K., Cole, J. E., Khan, A., Kyberd, P., Reid, I. D., Abdullin, S., Brinkerhoff, A., Caraway, B., Collins, E., Dittmann, J., Hatakeyama, K., Hiltbrand, J., McMaster, B., Samudio, J., Sawant, S., Sutantawibul, C., Wilson, J., Bartek, R., Dominguez, A., Escamilla, C. Huerta, Simsek, A. E., Uniyal, R., Hernandez, A. M. Vargas, Bam, B., Chudasama, R., Cooper, S. I., Crovella, C., Gleyzer, S. V., Pearson, E., Perez, C. U., Rumerio, P., Usai, E., Yi, R., Akpinar, A., Arcaro, D., Cosby, C., De Castro, G., Demiragli, Z., Erice, C., Fangmeier, C., Madrazo, C. Fernandez, Fontanesi, E., Gastler, D., Golf, F., Jeon, S., Reed, I., Rohlf, J., Salyer, K., Sperka, D., Spitzbart, D., Suarez, I., Tsatsos, A., Yuan, S., Zecchinelli, A. G., Benelli, G., Coubez, X., Cutts, D., Hadley, M., Heintz, U., Hogan, J. M., Kwon, T., Landsberg, G., Lau, K. T., Li, D., Luo, J., Mondal, S., Narain, M., Pervan, N., Sagir, S., Simpson, F., Stamenkovic, M., Venkatasubramanian, N., Yan, X., Zhang, W., Abbott, S., Bonilla, J., Brainerd, C., Breedon, R., Cai, H., Sanchez, M. Calderon De La Barca, Chertok, M., Citron, M., Conway, J., Cox, P. T., Erbacher, R., Jensen, F., Kukral, O., Mocellin, G., Mulhearn, M., Pellett, D., Wei, W., Yao, Y., Zhang, F., Bachtis, M., Cousins, R., Datta, A., Avila, G. Flores, Hauser, J., Ignatenko, M., Iqbal, M. A., Lam, T., Manca, E., Del Prado, A. Nunez, Saltzberg, D., Valuev, V., Clare, R., Gary, J. W., Gordon, M., Hanson, G., Si, W., Wimpenny, S., Aportela, A., Arora, A., Branson, J. G., Cittolin, S., Cooperstein, S., Diaz, D., Duarte, J., Giannini, L., Gu, Y., Guiang, J., Kansal, R., Krutelyov, V., Lee, R., Letts, J., Masciovecchio, M., Mokhtar, F., Pieri, M., Quinnan, M., Narayanan, B. V. Sathia, Sharma, V., Tadel, M., Vourliotis, E., Wurthwein, F., Xiang, Y., Yagil, A., Barzdukas, A., Brennan, L., Campagnari, C., Incandela, J., Li, A. J., Masterson, P., Mei, H., Richman, J., Sarica, U., Schmitz, R., Setti, F., Sheplock, J., Stuart, D., Vami, T. A., Wang, S., Bornheim, A., Cerri, O., Latorre, A., Mao, J., Newman, H. B., Gutierrez, G. Reales, Spiropulu, M., Vlimant, J. R., Xie, S., Zhu, R. Y., Alison, J., An, S., Andrews, M. B., Bryant, P., Cremonesi, M., Dutta, V., Ferguson, T., Harilal, A., Tharayil, A. Kallil, Liu, C., Mudholkar, T., Murthy, S., Palit, P., Park, K., Paulini, M., Roberts, A., Sanchez, A., Terrill, W., Cumalat, J. P., Ford, W. T., Hart, A., Hassani, A., Karathanasis, G., Manganelli, N., Perloff, A., Savard, C., Schonbeck, N., Stenson, K., Ulmer, K. A., Wagner, S. R., Zipper, N., Zuolo, D., Alexander, J., Bright-Thonney, S., Chen, X., Cranshaw, D. J., Fan, J., Fan, X., Hogan, S., Kotamnives, P., Monroy, J., Oshiro, M., Patterson, J. R., Reid, M., Ryd, A., Thom, J., Wittich, P., Zou, R., Albrow, M., Alyari, M., Amram, O., Apollinari, G., Apresyan, A., Bauerdick, L. A. T., Berry, D., Berryhill, J., Bhat, P. C., Burkett, K., Butler, J. N., Canepa, A., Cerati, G. B., Cheung, H. W. K., Chlebana, F., Cummings, G., Dickinson, J., Dutta, I., Elvira, V. D., Feng, Y., Freeman, J., Gandrakota, A., Gecse, Z., Gray, L., Green, D., Grummer, A., Grunendahl, S., Guerrero, D., Gutsche, O., Harris, R. M., Heller, R., Herwig, T. C., Hirschauer, J., Horyn, L., Jayatilaka, B., Jindariani, S., Johnson, M., Joshi, U., Klijnsma, T., Klima, B., Kwok, K. H. M., Lammel, S., Lincoln, D., Lipton, R., Liu, T., Madrid, C., Maeshima, K., Mantilla, C., Mason, D., McBride, P., Merkel, P., Mrenna, S., Nahn, S., Ngadiuba, J., Noonan, D., Papadimitriou, V., Pastika, N., Pedro, K., Pena, C., Ravera, F., Hall, A. Reinsvold, Ristori, L., Sexton-Kennedy, E., Smith, N., Soha, A., Spiegel, L., Stoynev, S., Strait, J., Taylor, L., Tkaczyk, S., Tran, N. V., Uplegger, L., Vaandering, E. W., Whitbeck, A., Zoi, I., Aruta, C., Avery, P., Bourilkov, D., Cadamuro, L., Chang, P., Cherepanov, V., Field, R. D., Koenig, E., Kolosova, M., Konigsberg, J., Korytov, A., Matchev, K., Menendez, N., Mitselmakher, G., Mohrman, K., Madhu, A. Muthirakalayil, Rawal, N., Rosenzweig, D., Rosenzweig, S., Adams, T., Al Kadhim, A., Askew, A., Bower, S., Habibullah, R., Hagopian, V., Hashmi, R., Kim, R. S., Kolberg, T., Martinez, G., Prosper, H., Prova, P. R., Wulansatiti, M., Yohay, R., Zhang, J., Alsufyani, B., Baarmand, M. M., Butalla, S., Das, S., Elkafrawy, T., Hohlmann, M., Verma, R. Kumar, Rahmani, M., Yanes, E., Adams, M. R., Baty, A., Bennett, C., Cavanaugh, R., Franco, R. Escobar, Evdokimov, O., Gerber, C. E., Hawksworth, M., Hingrajiya, A., Hofman, D. J., Lee, J. H., Lemos, D. S., Merrit, A. H., Mills, C., Nanda, S., Oh, G., Ozek, B., Pilipovic, D., Pradhan, R., Prifti, E., Roy, T., Rudrabhatla, S., Tonjes, M. B., Varelas, N., Wadud, M. A., Ye, Z., Alhusseini, M., Blend, D., Dilsiz, K., Emediato, L., Karaman, G., Koseyan, O. K., Merlo, J. -P., Mestvirishvili, A., Nachtman, J., Neogi, O., Ogul, H., Onel, Y., Penzo, A., Snyder, C., Tiras, E., Blumenfeld, B., Corcodilos, L., Davis, J., Gritsan, A. V., Kang, L., Kyriacou, S., Maksimovic, P., Roguljic, M., Roskes, J., Sekhar, S., Swartz, M., Abreu, A., Alcerro, L. F. Alcerro, Anguiano, J., Escatel, S. Arteaga, Baringer, P., Bean, A., Flowers, Z., Grove, D., King, J., Krintiras, G., Lazarovits, M., Le Mahieu, C., Marquez, J., Minafra, N., Murray, M., Nickel, M., Pitt, M., Popescu, S., Rogan, C., Royon, C., Salvatico, R., Sanders, S., Smith, C., Wilson, G., Allmond, B., Gurunadha, R. Gujju, Ivanov, A., Kaadze, K., Kalogeropoulos, A., Maravin, Y., Natoli, J., Roy, D., Sorrentino, G., Rebassoo, F., Wright, D., Baden, A., Belloni, A., Bistany-Riebman, J., Chen, Y. M., Eno, S. C., Hadley, N. J., Jabeen, S., Kellogg, R. G., Koeth, T., Kronheim, B., Lai, Y., Lascio, S., Mignerey, A. C., Nabili, S., Palmer, C., Papageorgakis, C., Paranjpe, M. M., Wang, L., Bendavid, J., Cali, I. A., Chou, P. C., D'Alfonso, M., Eysermans, J., Freer, C., Gomez-Ceballos, G., Goncharov, M., Grosso, G., Harris, P., Hoang, D., Kovalskyi, D., Krupa, J., Lavezzo, L., Lee, Y. -J., Long, K., Novak, A., Paus, C., Rankin, D., Roland, C., Roland, G., Rothman, S., Stephans, G. S. F., Wyslouch, B., Yang, T. J., Crossman, B., Joshi, B. M., Kapsiak, C., Krohn, M., Mahon, D., Mans, J., Marzocchi, B., Pandey, S., Revering, M., Rusack, R., Saradhy, R., Schroeder, N., Strobbe, N., Cremaldi, L. M., Bloom, K., Claes, D. R., Haza, G., Hossain, J., Joo, C., Kravchenko, I., Siado, J. E., Tabb, W., Vagnerini, A., Wightman, A., Yan, F., Yu, D., Bandyopadhyay, H., Hay, L., Hsia, H. W., Iashvili, I., Kharchilava, A., Morris, M., Nguyen, D., Rappoccio, S., Sfar, H. Rejeb, Williams, A., Young, P., Alverson, G., Barberis, E., Dervan, J., Haddad, Y., Han, Y., Krishna, A., Li, J., Lu, M., Madigan, G., Mccarthy, R., Morse, D. M., Nguyen, V., Orimoto, T., Parker, A., Skinnari, L., Wood, D., Bueghly, J., Chen, Z., Dittmer, S., Hahn, K. A., Liu, Y., Miao, Y., Monk, D. G., Schmitt, M. H., Taliercio, A., Velasco, M., Agarwal, G., Band, R., Bucci, R., Castells, S., Das, A., Goldouzian, R., Hildreth, M., Ho, K. W., Anampa, K. Hurtado, Ivanov, T., Jessop, C., Lannon, K., Lawrence, J., Loukas, N., Lutton, L., Mariano, J., Marinelli, N., Mcalister, I., McCauley, T., Mcgrady, C., Moore, C., Musienko, Y., Nelson, H., Osherson, M., Piccinelli, A., Ruchti, R., Townsend, A., Wan, Y., Wayne, M., Yockey, H., Zarucki, M., Zygala, L., Basnet, A., Bylsma, B., Carrigan, M., Durkin, L. S., Hill, C., Joyce, M., Ornelas, M. Nunez, Wei, K., Winer, B. L., Yates, B. R., Addesa, F. M., Bouchamaoui, H., Das, P., Dezoort, G., Elmer, P., Frankenthal, A., Greenberg, B., Haubrich, N., Kopp, G., Kwan, S., Lange, D., Loeliger, A., Marlow, D., Ojalvo, I., Olsen, J., Shevelev, A., Stickland, D., Tully, C., Bakshi, A. S., Barnes, V. E., Chandra, S., Chawla, R., Gu, A., Gutay, L., Jones, M., Jung, A. W., Kondratyev, D., Koshy, A. M., Liu, M., Negro, G., Neumeister, N., Paspalaki, G., Piperov, S., Scheurer, V., Schulte, J. F., Stojanovic, M., Thieman, J., Virdi, A. K., Wang, F., Xie, W., Dolen, J., Parashar, N., Pathak, A., Acosta, D., Carnahan, T., Ecklund, K. M., Manteca, P. J. Fernandez, Freed, S., Gardner, P., Geurts, F. J. M., Li, W., Lin, J., Colin, O. Miguel, Padley, B. P., Redjimi, R., Rotter, J., Yigitbasi, E., Zhang, Y., Bodek, A., Barbaro, P. de, Demina, R., Dulemba, J. L., Garcia-Bellido, A., Hindrichs, O., Khukhunaishvili, A., Parmar, N., Parygin, P., Popova, E., Taus, R., Goulianos, K., Chiarito, B., Chou, J. P., Clark, S. V., Gadkari, D., Gershtein, Y., Halkiadakis, E., Heindl, M., Houghton, C., Jaroslawski, D., Karacheban, O., Konstantinou, S., Laflotte, I., Lath, A., Montalvo, R., Nash, K., Reichert, J., Routray, H., Saha, P., Salur, S., Schnetzer, S., Somalwar, S., Stone, R., Thayil, S. A., Thomas, S., Vora, J., Wang, H., Acharya, H., Ally, D., Delannoy, A. G., Fiorendi, S., Higginbotham, S., Holmes, T., Kanuganti, A. R., Karunarathna, N., Lee, L., Nibigira, E., Spanier, S., Aebi, D., Ahmad, M., Bouhali, O., Eusebi, R., Gilmore, J., Huang, T., Kamon, T., Luo, S., Mueller, R., Overton, D., Rathjens, D., Safonov, A., Akchurin, N., Damgov, J., Gogate, N., Hegde, V., Hussain, A., Kazhykarim, Y., Lamichhane, K., Mankel, A., Peltola, T., Volobouev, I., Appelt, E., Chen, Y., Greene, S., Gurrola, A., Johns, W., Elayavalli, R. Kunnawalkam, Melo, A., Romeo, F., Sheldon, P., Tuo, S., Velkovska, J., Viinikainen, J., Cardwell, B., Cox, B., Hakala, J., Hirosky, R., Ledovskoy, A., Neu, C., Lara, C. E. Perez, Karchin, P. E., Aravind, A., Black, K., Bose, T., Dasu, S., De Bruyn, I., Everaerts, P., Galloni, C., He, H., Herndon, M., Herve, A., Koraka, C. K., Lanaro, A., Loveless, R., Sreekala, J. Madhusudanan, Mallampalli, A., Mohammadi, A., Parida, G., Petre, L., Pinna, D., Savin, A., Shang, V., Smith, W. H., Teague, D., Tsoi, H. F., Vetens, W., Warden, A., Afanasiev, S., Andreev, V., Andreev, Yu., Aushev, T., Azarkin, M., Azhgirey, I., Babaev, A., Blinov, V., Boos, E., Borshch, V., Budkouski, D., Bunichev, V., Chekhovsky, V., Chistov, R., Danilov, M., Dermenev, A., Dimova, T., Druzhkin, D., Dubinin, M., Dudko, L., Ershov, A., Gavrilov, G., Gavrilov, V., Gninenko, S., Golovtcov, V., Golubev, N., Golutvin, I., Gorbunov, I., Ivanov, Y., Kachanov, V., Karjavine, V., Karneyeu, A., Kim, V., Kirakosyan, M., Kirpichnikov, D., Kirsanov, M., Klyukhin, V., Kodolova, O., Konstantinov, D., Korenkov, V., Kozyrev, A., Krasnikov, N., Lanev, A., Levchenko, P., Lychkovskaya, N., Makarenko, V., Malakhov, A., Matveev, V., Murzin, V., Nikitenko, A., Obraztsov, S., Oreshkin, V., Palichik, V., Perelygin, V., Perfilov, M., Polikarpov, S., Popov, V., Radchenko, O., Ryutin, R., Savina, M., Savrin, V., Shalaev, V., Shmatov, S., Shulha, S., Skovpen, Y., Slabospitskii, S., Smirnov, V., Snigirev, A., Sosnov, D., Sulimov, V., Tcherniaev, E., Terkulov, A., Teryaev, O., Tlisova, I., Toropin, A., Uvarov, L., Uzunian, A., Vorobyev, A., Vorotnikov, G., Voytishin, N., Yuldashev, B. S., Zarubin, A., Zhizhin, I., Zhokin, A., CMS Collaboration
• Format: Article
• Language: eng
• Source: Repositório Institucional da UNESP
• Download full: http://dx.doi.org/10.1007/JHEP06(2024)123; https://hdl.handle.net/11449/310003
• topic: Beyond Standard Model; Hadron-Hadron Scattering

A search for heavy neutral leptons (HNLs) of Majorana or Dirac type using proton-proton collision data at root s = 13TeV= 13 TeV is presented. The data were collected by the CMS experiment at the CERN LHC and correspond to an integrated luminosity of 138 fb(-1). Events with three charged leptons (electrons, muons, and hadronically decaying tau leptons) are selected, corresponding to HNL production in association with a charged lepton and decay of the HNL to two charged leptons and a standard model (SM) neutrino. The search is performed for HNL masses between 10 GeV and 1.5 TeV. No evidence for an HNL signal is observed in data. Upper limits at 95% confidence level are found for the squared coupling strength of the HNL to SM neutrinos, considering exclusive coupling of the HNL to a single SM neutrino generation, for both Majorana and Dirac HNLs. The limits exceed previously achieved experimental constraints for a wide range of HNL masses, and the limits on tau neutrino coupling scenarios with HNL masses above the W boson mass are presented for the first time.