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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 combination of searches for new heavy spin-1 resonances decaying into different pairings ofW,Z, or Higgs bosons, as well as directly into leptons or quarks, is presented. The data sample used corresponds to 139 fb−1of proton-proton collisions at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV collected during 2015–2018 with the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider. Analyses selecting quark pairs (qq,bb,$$ t\overline{t} $$ t t ¯ , andtb) or third-generation leptons (τνandττ) are included in this kind of combination for the first time. A simplified model predicting a spin-1 heavy vector-boson triplet is used. Cross-section limits are set at the 95% confidence level and are compared with predictions for the benchmark model. These limits are also expressed in terms of constraints on couplings of the heavy vector-boson triplet to quarks, leptons, and the Higgs boson. The complementarity of the various analyses increases the sensitivity to new physics, and the resulting constraints are stronger than those from any individual analysis considered. The data exclude a heavy vector-boson triplet with mass below 5.8 TeV in a weakly coupled scenario, below 4.4 TeV in a strongly coupled scenario, and up to 1.5 TeV in the case of production via vector-boson fusion. 
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  2. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> A search for dark matter produced in association with a Higgs boson in final states with two hadronically decayingτ-leptons and missing transverse momentum is presented. The analysis uses 139 fb−1of proton-proton collision data at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV collected by the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider between 2015 and 2018. No evidence of physics beyond the Standard Model is found. The results are interpreted in terms of a 2HDM+amodel featuring two scalar Higgs doublets and a pseudoscalar singlet field. Exclusion limits on the parameters of the model in selected benchmark scenarios are derived at 95% confidence level. Model-independent limits are also set on the visible cross-section for processes beyond the Standard Model producing missing transverse momentum in association with a Higgs boson decaying intoτ-leptons. 
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  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> This paper presents a search for hypothetical massive, charged, long-lived particles with the ATLAS detector at the LHC using an integrated luminosity of 139 fb−1of proton–proton collisions at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV. These particles are expected to move significantly slower than the speed of light and should be identifiable by their high transverse momenta and anomalously large specific ionisation losses, dE/dx. Trajectories reconstructed solely by the inner tracking system and a dE/dxmeasurement in the pixel detector layers provide sensitivity to particles with lifetimes down to$$ \mathcal{O} $$ O (1) ns with a mass, measured using the Bethe–Bloch relation, ranging from 100 GeV to 3 TeV. Interpretations for pair-production ofR-hadrons, charginos and staus in scenarios of supersymmetry compatible with these particles being long-lived are presented, with mass limits extending considerably beyond those from previous searches in broad ranges of lifetime. 
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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)
    A<sc>bstract</sc> Three searches are presented for signatures of physics beyond the standard model (SM) inττfinal states in proton-proton collisions at the LHC, using a data sample collected with the CMS detector at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb−1. Upper limits at 95% confidence level (CL) are set on the products of the branching fraction for the decay intoτleptons and the cross sections for the production of a new bosonϕ, in addition to the H(125) boson, via gluon fusion (ggϕ) or in association with b quarks, ranging from$$ \mathcal{O} $$ O (10 pb) for a mass of 60 GeV to 0.3 fb for a mass of 3.5 TeV each. The data reveal two excesses for ggϕproduction with localp-values equivalent to about three standard deviations atmϕ= 0.1 and 1.2 TeV. In a search fort-channel exchange of a vector leptoquark U1, 95% CL upper limits are set on the dimensionless U1leptoquark coupling to quarks andτleptons ranging from 1 for a mass of 1 TeV to 6 for a mass of 5 TeV, depending on the scenario. In the interpretations of the$$ {M}_{\textrm{h}}^{125} $$ M h 125 and$$ {M}_{\textrm{h},\textrm{EFT}}^{125} $$ M h , EFT 125 minimal supersymmetric SM benchmark scenarios, additional Higgs bosons with masses below 350 GeV are excluded at 95% CL. 
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