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Title: Search for electroweak production of charginos and neutralinos in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV
A bstract A direct search for electroweak production of charginos and neutralinos is presented. Events with three or four leptons, with up to two hadronically decaying τ leptons, or two same-sign light leptons are analyzed. The data sample consists of 137 fb − 1 of proton-proton collisions with a center of mass energy of 13 TeV, recorded with the CMS detector at the LHC. The results are interpreted in terms of several simplified models. These represent a broad range of production and decay scenarios for charginos and neutralinos. A parametric neural network is used to target several of the models with large backgrounds. In addition, results using orthogonal search regions are provided for all the models, simplifying alternative theoretical interpretations of the results. Depending on the model hypotheses, charginos and neutralinos with masses up to values between 300 and 1450 GeV are excluded at 95% confidence level.  more » « less
Award ID(s):
2121686
NSF-PAR ID:
10374320
Author(s) / Creator(s):
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Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2022
Issue:
4
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. null (Ed.)
    Abstract The results of a search for gluino and squark pair production with the pairs decaying via the lightest charginos into a final state consisting of two W bosons, the lightest neutralinos ( $$\tilde{\chi }^0_1$$ χ ~ 1 0 ), and quarks, are presented: the signal is characterised by the presence of a single charged lepton ( $$e^{\pm }$$ e ± or $$\mu ^{\pm }$$ μ ± ) from a W boson decay, jets, and missing transverse momentum. The analysis is performed using 139 fb $$^{-1}$$ - 1 of proton–proton collision data taken at a centre-of-mass energy $$\sqrt{s}=13$$ s = 13   delivered by the Large Hadron Collider and recorded by the ATLAS experiment. No statistically significant excess of events above the Standard Model expectation is found. Limits are set on the direct production of squarks and gluinos in simplified models. Masses of gluino (squark) up to 2.2  (1.4 ) are excluded at 95% confidence level for a light $$\tilde{\chi }^0_1$$ χ ~ 1 0 . 
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  2. Abstract A search for chargino–neutralino pair production in three-lepton final states with missing transverse momentum is presented. The study is based on a dataset of $$\sqrt{s} = 13$$ s = 13  TeV pp collisions recorded with the ATLAS detector at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of 139  $$\hbox {fb}^{-1}$$ fb - 1 . No significant excess relative to the Standard Model predictions is found in data. The results are interpreted in simplified models of supersymmetry, and statistically combined with results from a previous ATLAS search for compressed spectra in two-lepton final states. Various scenarios for the production and decay of charginos ( $${\tilde{\chi }}^\pm _1$$ χ ~ 1 ± ) and neutralinos ( $${\tilde{\chi }}^0_2$$ χ ~ 2 0 ) are considered. For pure higgsino $${\tilde{\chi }}^\pm _1{\tilde{\chi }}^0_2$$ χ ~ 1 ± χ ~ 2 0 pair-production scenarios, exclusion limits at 95% confidence level are set on $${\tilde{\chi }}^0_2$$ χ ~ 2 0 masses up to 210 GeV. Limits are also set for pure wino $${\tilde{\chi }}^\pm _1{\tilde{\chi }}^0_2$$ χ ~ 1 ± χ ~ 2 0 pair production, on $${\tilde{\chi }}^0_2$$ χ ~ 2 0 masses up to 640 GeV for decays via on-shell W and Z bosons, up to 300 GeV for decays via off-shell W and Z bosons, and up to 190 GeV for decays via W and Standard Model Higgs bosons. 
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  3. A bstract A search for supersymmetry in events with two or three low-momentum leptons and missing transverse momentum is performed. The search uses proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV collected in the three-year period 2016–2018 by the CMS experiment at the LHC and corresponding to an integrated luminosity of up to 137 fb − 1 . The data are found to be in agreement with expectations from standard model processes. The results are interpreted in terms of electroweakino and top squark pair production with a small mass difference between the produced supersymmetric particles and the lightest neutralino. For the electroweakino interpretation, two simplified models are used, a wino-bino model and a higgsino model. Exclusion limits at 95% confidence level are set on $$ {\overset{\sim }{\upchi}}_2^0/{\overset{\sim }{\upchi}}_1^{\pm } $$ χ ~ 2 0 / χ ~ 1 ± masses up to 275 GeV for a mass difference of 10 GeV in the wino-bino case, and up to 205(150) GeV for a mass difference of 7.5 (3) GeV in the higgsino case. The results for the higgsino are further interpreted using a phenomenological minimal supersymmetric standard model, excluding the higgsino mass parameter μ up to 180 GeV with the bino mass parameter M 1 at 800 GeV. In the top squark interpretation, exclusion limits are set at top squark masses up to 540 GeV for four-body top squark decays and up to 480 GeV for chargino-mediated decays with a mass difference of 30 GeV. 
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  4. A bstract Results are presented from a search for physics beyond the standard model in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV in channels with two Higgs bosons, each decaying via the process H → b $$ \overline{\mathrm{b}} $$ b ¯ , and large missing transverse momentum. The search uses a data sample corresponding to an integrated luminosity of 137 fb − 1 collected by the CMS experiment at the CERN LHC. The search is motivated by models of supersymmetry that predict the production of neutralinos, the neutral partners of the electroweak gauge and Higgs bosons. The observed event yields in the signal regions are found to be consistent with the standard model background expectations. The results are interpreted using simplified models of supersymmetry. For the electroweak production of nearly mass-degenerate higgsinos, each of whose decay chains yields a neutralino $$ \left({\overset{\sim }{\upchi}}_1^0\right) $$ χ ~ 1 0 that in turn decays to a massless goldstino and a Higgs boson, $$ \left({\overset{\sim }{\upchi}}_1^0\right) $$ χ ~ 1 0 masses in the range 175 to 1025 GeV are excluded at 95% confidence level. For the strong production of gluino pairs decaying via a slightly lighter $$ \left({\overset{\sim }{\upchi}}_2^0\right) $$ χ ~ 2 0 to H and a light $$ \left({\overset{\sim }{\upchi}}_1^0\right) $$ χ ~ 1 0 , gluino masses below 2330 GeV are excluded. 
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  5. null (Ed.)
    A bstract A search for phenomena beyond the standard model in final states with two oppositely charged same-flavor leptons and missing transverse momentum is presented. The search uses a data sample of proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 137 fb − 1 , collected by the CMS experiment at the LHC. Three potential signatures of physics beyond the standard model are explored: an excess of events with a lepton pair, whose invariant mass is consistent with the Z boson mass; a kinematic edge in the invariant mass distribution of the lepton pair; and the nonresonant production of two leptons. The observed event yields are consistent with those expected from standard model backgrounds. The results of the first search allow the exclusion of gluino masses up to 1870 GeV, as well as chargino (neutralino) masses up to 750 (800) GeV, while those of the searches for the other two signatures allow the exclusion of light-flavor (bottom) squark masses up to 1800 (1600) GeV and slepton masses up to 700 GeV, respectively, at 95% confidence level within certain supersymmetry scenarios. 
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