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Title: Search for long-lived charginos based on a disappearing-track signature using 136 fb$$^{-1}$$ of pp collisions at $$\sqrt{s}$$ = 13 TeV with the ATLAS detector
Abstract A search for long-lived charginos produced either directly or in the cascade decay of heavy prompt gluino states is presented. The search is based on proton–proton collision data collected at a centre-of-mass energy of $$\sqrt{s}$$ s  = 13 T $$\text {eV}$$ eV between 2015 and 2018 with the ATLAS detector at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of 136 fb $$^{-1}$$ - 1 . Long-lived charginos are characterised by a distinct signature of a short and then disappearing track, and are reconstructed using at least four measurements in the ATLAS pixel detector, with no subsequent measurements in the silicon-microstrip tracking volume nor any associated energy deposits in the calorimeter. The final state is complemented by a large missing transverse-momentum requirement for triggering purposes and at least one high-transverse-momentum jet. No excess above the expected backgrounds is observed. Exclusion limits are set at 95% confidence level on the masses of the chargino and gluino for different chargino lifetimes. Chargino masses up to 660 (210) G $$\text {eV}$$ eV are excluded in scenarios where the chargino is a pure wino (higgsino). For charginos produced during the cascade decay of a heavy gluino, gluinos with masses below 2.1 T $$\text {eV}$$ eV are excluded for a chargino mass of 300 G $$\text {eV}$$ eV and a lifetime of 0.2 ns.  more » « less
Award ID(s):
2111244
PAR ID:
10407581
Author(s) / Creator(s):
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Date Published:
Journal Name:
The European Physical Journal C
Volume:
82
Issue:
7
ISSN:
1434-6052
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. This paper presents a search for massive, charged, long-lived particles with the ATLAS detector at the Large Hadron Collider using an integrated luminosity of $$140~fb^{−1}$$ of proton-proton collisions at $$\sqrt{s}=13$$~TeV. These particles are expected to move significantly slower than the speed of light. In this paper, two signal regions provide complementary sensitivity. In one region, events are selected with at least one charged-particle track with high transverse momentum, large specific ionisation measured in the pixel detector, and time of flight to the hadronic calorimeter inconsistent with the speed of light. In the other region, events are selected with at least two tracks of opposite charge which both have a high transverse momentum and an anomalously large specific ionisation. The search is sensitive to particles with lifetimes greater than about 3 ns with masses ranging from 200 GeV to 3 TeV. The results are interpreted to set constraints on the supersymmetric pair production of long-lived R-hadrons, charginos and staus, with mass limits extending beyond those from previous searches in broad ranges of lifetime 
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  3. null (Ed.)
    A bstract A search for the supersymmetric partners of quarks and gluons (squarks and gluinos) in final states containing jets and missing transverse momentum, but no electrons or muons, is presented. The data used in this search were recorded by the ATLAS experiment in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of $$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV during Run 2 of the Large Hadron Collider, corresponding to an integrated luminosity of 139 fb − 1 . The results are interpreted in the context of various R -parity-conserving models where squarks and gluinos are produced in pairs or in association and a neutralino is the lightest supersymmetric particle. An exclusion limit at the 95% confidence level on the mass of the gluino is set at 2.30 TeV for a simplified model containing only a gluino and the lightest neutralino, assuming the latter is massless. For a simplified model involving the strong production of mass-degenerate first- and second-generation squarks, squark masses below 1.85 TeV are excluded if the lightest neutralino is massless. These limits extend substantially beyond the region of supersymmetric parameter space excluded previously by similar searches with the ATLAS detector. 
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  4. null (Ed.)
    A bstract This paper presents a search for new heavy particles decaying into a pair of top quarks using 139 fb − 1 of proton-proton collision data recorded at a centre-of-mass energy of $$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV with the ATLAS detector at the Large Hadron Collider. The search is performed using events consistent with pair production of high-transverse-momentum top quarks and their subsequent decays into the fully hadronic final states. The analysis is optimized for resonances decaying into a $$ t\overline{t} $$ t t ¯ pair with mass above 1.4 TeV, exploiting a dedicated multivariate technique with jet substructure to identify hadronically decaying top quarks using large-radius jets and evaluating the background expectation from data. No significant deviation from the background prediction is observed. Limits are set on the production cross-section times branching fraction for the new Z ′ boson in a topcolor-assisted-technicolor model. The Z ′ boson masses below 3.9 and 4.7 TeV are excluded at 95% confidence level for the decay widths of 1% and 3%, respectively. 
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  5. null (Ed.)
    Abstract A search for the pair production of heavy leptons as predicted by the type-III seesaw mechanism is presented. The search uses proton–proton collision data at a centre-of-mass energy of 13 TeV, corresponding to $$ 139\,{\text {fb}}^{-1} $$ 139 fb - 1 of integrated luminosity recorded by the ATLAS detector during Run 2 of the Large Hadron Collider. The analysis focuses on the final state with two light leptons (electrons or muons) of different flavour and charge combinations, with at least two jets and large missing transverse momentum. No significant excess over the Standard Model expectation is observed. The results are translated into exclusion limits on heavy-lepton masses, and the observed lower limit on the mass of the type-III seesaw heavy leptons is 790 GeV at 95% confidence level. 
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