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Title: Search for pair production of squarks or gluinos decaying via sleptons or weak bosons in final states with two same-sign or three leptons with the ATLAS detector
A<sc>bstract</sc> A search for pair production of squarks or gluinos decaying via sleptons or weak bosons is reported. The search targets a final state with exactly two leptons with same-sign electric charge or at least three leptons without any charge requirement. The analysed data set corresponds to an integrated luminosity of 139 fb−1of proton-proton collisions collected at a centre-of-mass energy of 13 TeV with the ATLAS detector at the LHC. Multiple signal regions are defined, targeting several SUSY simplified models yielding the desired final states. A single control region is used to constrain the normalisation of theWZ+ jets background. No significant excess of events over the Standard Model expectation is observed. The results are interpreted in the context of several supersymmetric models featuring R-parity conservation or R-parity violation, yielding exclusion limits surpassing those from previous searches. In models considering gluino (squark) pair production, gluino (squark) masses up to 2.2 (1.7) TeV are excluded at 95% confidence level.  more » « less
Award ID(s):
2111244
PAR ID:
10498463
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Springer
Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2024
Issue:
2
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. Abstract A search for R-parity-violating supersymmetry in final states characterized by high jet multiplicity, at least one isolated light lepton and either zero or at least three b -tagged jets is presented. The search uses $${139}\,{\text {fb}^{-1}}$$ 139 fb - 1 of $$\sqrt{s} = {13}\hbox { TeV}$$ s = 13 TeV proton–proton collision data collected by the ATLAS experiment during Run 2 of the Large Hadron Collider. The results are interpreted in the context of R-parity-violating supersymmetry models that feature gluino production, top-squark production, or electroweakino production. The dominant sources of background are estimated using a data-driven model, based on observables at medium jet multiplicity, to predict the b -tagged jet multiplicity distribution at the higher jet multiplicities used in the search. Machine-learning techniques are used to reach sensitivity to electroweakino production, extending the data-driven background estimation to the shape of the machine-learning discriminant. No significant excess over the Standard Model expectation is observed and exclusion limits at the 95% confidence level are extracted, reaching as high as 2.4 TeV in gluino mass, 1.35 TeV in top-squark mass, and 320 (365) GeV in higgsino (wino) mass. 
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  2. A<sc>bstract</sc> A search for supersymmetry targeting the direct production of winos and higgsinos is conducted in final states with either two leptons (eorμ) with the same electric charge, or three leptons. The analysis uses 139 fb−1ofppcollision data at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV collected with the ATLAS detector during Run 2 of the Large Hadron Collider. No significant excess over the Standard Model expectation is observed. Simplified and complete models with and withoutR-parity conservation are considered. In topologies with intermediate states including eitherWhorWZpairs, wino masses up to 525 GeV and 250 GeV are excluded, respectively, for a bino of vanishing mass. Higgsino masses smaller than 440 GeV are excluded in a naturalR-parity-violating model with bilinear terms. Upper limits on the production cross section of generic events beyond the Standard Model as low as 40 ab are obtained in signal regions optimised for these models and also for anR-parity-violating scenario with baryon-number-violating higgsino decays into top quarks and jets. The analysis significantly improves sensitivity to supersymmetric models and other processes beyond the Standard Model that may contribute to the considered final states. 
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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. A<sc>bstract</sc> A search for pair-produced scalar and vector leptoquarks decaying into quarks and leptons of different generations is presented. It uses the full LHC Run 2 (2015–2018) data set of 139 fb−1collected with the ATLAS detector in proton–proton collisions at a centre-of-mass energy of$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV. Scalar leptoquarks with charge −(1/3)eas well as scalar and vector leptoquarks with charge +(2/3)eare considered. All possible decays of the pair-produced leptoquarks into quarks of the third generation (t, b) and charged or neutral leptons of the first or second generation (e, μ, ν) with exactly one electron or muon in the final state are investigated. No significant deviations from the Standard Model expectation are observed. Upper limits on the production cross-section are provided for eight models as a function of the leptoquark mass and the branching ratio of the leptoquark into the charged or neutral lepton. In addition, lower limits on the leptoquark masses are derived for all models across a range of branching ratios. Two of these models have the goal of providing an explanation for the recentB-anomalies. In both models, a vector leptoquark decays into charged and neutral leptons of the second generation with a similar branching fraction. Lower limits of 1980 GeV and 1710 GeV are set on the leptoquark mass for these two models. 
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  5. A<sc>bstract</sc> A search for new heavy scalars with flavour-violating decays in final states with multiple leptons andb-tagged jets is presented. The results are interpreted in terms of a general two-Higgs-doublet model involving an additional scalar with couplings to the top-quark and the three up-type quarks (ρtttc, andρtu). The targeted signals lead to final states with either a same-sign top-quark pair, three top-quarks, or four top-quarks. The search is based on a data sample of proton-proton collisions at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV recorded with the ATLAS detector during Run 2 of the Large Hadron Collider, corresponding to an integrated luminosity of 139 fb−1. Events are categorised depending on the multiplicity of light charged leptons (electrons or muons), total lepton charge, and a deep-neural-network output to enhance the purity of each of the signals. Masses of an additional scalar bosonmHbetween 200 − 630 GeV with couplingsρtt= 0.4,ρtc= 0.2, andρtu= 0.2 are excluded at 95% confidence level. Additional interpretations are provided in models ofR-parity violating supersymmetry, motivated by the recent flavour and (g −2)μanomalies. 
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