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Title: ATLAS Run 2 searches for electroweak production of supersymmetric particles interpreted within the pMSSM
A<sc>bstract</sc> A summary of the constraints from searches performed by the ATLAS collaboration for the electroweak production of charginos and neutralinos is presented. Results from eight separate ATLAS searches are considered, each using 140 fb−1of proton-proton data at a centre-of-mass energy of$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV collected at the Large Hadron Collider during its second data-taking run. The results are interpreted in the context of the 19-parameter phenomenological minimal supersymmetric standard model, whereR-parity conservation is assumed and the lightest supersymmetric particle is assumed to be the lightest neutralino. Constraints from previous electroweak, flavour and dark matter related measurements are also considered. The results are presented in terms of constraints on supersymmetric particle masses and are compared with limits from simplified models. Also shown is the impact of ATLAS searches on parameters such as the dark matter relic density and the spin-dependent and spin-independent scattering cross-sections targeted by direct dark matter detection experiments. The Higgs boson andZboson ‘funnel regions’, where a low-mass neutralino would not oversaturate the dark matter relic abundance, are almost completely excluded by the considered constraints. Example spectra for non-excluded supersymmetric models with light charginos and neutralinos are also presented.  more » « less
Award ID(s):
2111244
PAR ID:
10508703
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:
5
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
More Like this
  1. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> A search is conducted for new phenomena in events with a top quark pair and large missing transverse momentum, where the top quark pair is reconstructed in final states with one isolated electron or muon and multiple jets. The search is performed using the Large Hadron Collider proton-proton collision data sample at a centre-of-mass energy of$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV recorded by the ATLAS detector that corresponds to an integrated luminosity of 140 fb−1. An analysis based on neural network classifiers is optimised to search for directly produced pairs of supersymmetric partners of the top quark (stop), and to search for spin-0 mediators, produced in association with a pair of top quarks, that decay into dark-matter particles. In the stop search, the analysis is designed to target models in which the mass difference between the stop and the neutralino from the stop decay is close to the top quark mass. This new search is combined with previously published searches in final states with different lepton multiplicities. No significant excess above the Standard Model background is observed, and limits at 95% confidence level are set. Models with neutralinos with masses up to 570 GeV are excluded, while for small neutralino masses models are excluded for stop masses up to 1230 GeV. Scalar (pseudoscalar) dark matter mediator masses as large as 350 (370) GeV are excluded when the coupling strengths of the mediator to Standard Model and dark-matter particles are both set to one. At lower mediator masses, models with production cross-sections as small as 0.15 (0.16) times the nominal predictions are excluded. Results of this search are also used to set constraints on effective four-fermion contact interactions between top quarks and neutrinos. 
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  2. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> This paper presents a search for supersymmetric particles in models with highly compressed mass spectra, in events consistent with being produced through vector boson fusion. The search uses 140 fb−1of proton-proton collision data at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV collected by the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider. Events containing at least two jets with a large gap in pseudorapidity, large missing transverse momentum, and no reconstructed leptons are selected. A boosted decision tree is used to separate events consistent with the production of supersymmetric particles from those due to Standard Model backgrounds. The data are found to be consistent with Standard Model predictions. The results are interpreted using simplified models ofR-parity-conserving supersymmetry in which the lightest supersymmetric partner is a bino-like neutralino with a mass similar to that of the lightest chargino and second-to-lightest neutralino, both of which are wino-like. Lower limits at 95% confidence level on the masses of next-to-lightest supersymmetric partners in this simplified model are established between 117 and 120 GeV when the lightest supersymmetric partners are within 1 GeV in mass. 
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  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> The results of a model-independent search for the pair production of new bosons within a mass range of 0.21< m <60 GeV, are presented. This study utilizes events with a four-muon final state. We use two data sets, comprising 41.5 fb−1and 59.7 fb−1of proton-proton collisions at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV, recorded in 2017 and 2018 by the CMS experiment at the CERN LHC. The study of the 2018 data set includes a search for displaced signatures of a new boson within the proper decay length range of 0< cτ <100 mm. Our results are combined with a previous CMS result, based on 35.9 fb−1of proton-proton collisions at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV collected in 2016. No significant deviation from the expected background is observed. Results are presented in terms of a model-independent upper limit on the product of cross section, branching fraction, and acceptance. The findings are interpreted across various benchmark models, such as an axion-like particle model, a vector portal model, the next-to-minimal supersymmetric standard model, and a dark supersymmetric scenario, including those predicting a non-negligible proper decay length of the new boson. In all considered scenarios, substantial portions of the parameter space are excluded, expanding upon prior results. 
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  4. (, Physical Review D)
    The lightest supersymmetric particles could be Higgsinos that have a small mixing with gauginos. If the lightest Higgsino-like state makes up some or all of the dark matter with a thermal freeze-out density, then its mass must be between about 100 GeV and 1150 GeV, and dark matter searches put bounds on the amount of gaugino contamination that it can have. Motivated by the generally good agreement of flavor- and C P -violating observables with Standard Model predictions, I consider models in which the scalar particles of minimal supersymmetry are heavy enough to be essentially decoupled, except for the 125 GeV Higgs boson. I survey the resulting purity constraints as lower bounds on the gaugino masses and upper bounds on the Higgsino mass splittings. I also discuss the mild excesses in recent soft lepton searches for charginos and neutralinos at the LHC, and show that they can be accommodated in these models if tan β is small and μ is negative. Published by the American Physical Society2024 
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  5. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    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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