Search for supersymmetry in final states with a single electron or muon using angular correlations and heavy-object identification in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV

Author:

,Tumasyan A.,Adam W.,Andrejkovic J. W.,Bergauer T.,Chatterjee S.,Damanakis K.,Dragicevic M.,Escalante Del Valle A.,Hussain P. S.,Jeitler M.,Krammer N.,Lechner L.,Liko D.,Mikulec I.,Paulitsch P.,Pitters F. M.,Schieck J.,Schöfbeck R.,Schwarz D.,Templ S.,Waltenberger W.,Wulz C.-E.,Darwish M. R.,Janssen T.,Kello T.,Rejeb Sfar H.,Van Mechelen P.,Bols E. S.,D’Hondt J.,De Moor A.,Delcourt M.,El Faham H.,Lowette S.,Moortgat S.,Morton A.,Müller D.,Sahasransu A. R.,Tavernier S.,Van Doninck W.,Vannerom D.,Clerbaux B.,De Lentdecker G.,Favart L.,Hohov D.,Jaramillo J.,Lee K.,Mahdavikhorrami M.,Makarenko I.,Malara A.,Paredes S.,Pétré L.,Postiau N.,Starling E.,Thomas L.,Vanden Bemden M.,Vander Velde C.,Vanlaer P.,Dobur D.,Knolle J.,Lambrecht L.,Mestdach G.,Niedziela M.,Rendón C.,Roskas C.,Samalan A.,Skovpen K.,Tytgat M.,Van Den Bossche N.,Vermassen B.,Wezenbeek L.,Benecke A.,Bruno G.,Bury F.,Caputo C.,David P.,Delaere C.,Donertas I. S.,Giammanco A.,Jaffel K.,Jain Sa.,Lemaitre V.,Mondal K.,Prisciandaro J.,Taliercio A.,Tran T. T.,Vischia P.,Wertz S.,Alves G. A.,Coelho E.,Hensel C.,Moraes A.,Rebello Teles P.,Aldá Júnior W. L.,Alves Gallo Pereira M.,Barroso Ferreira Filho M.,Brandao Malbouisson H.,Carvalho W.,Chinellato J.,Da Costa E. M.,Da Silveira G. G.,De Jesus Damiao D.,Dos Santos Sousa V.,Fonseca De Souza S.,Martins J.,Mora Herrera C.,Mota Amarilo K.,Mundim L.,Nogima H.,Santoro A.,Silva Do Amaral S. M.,Sznajder A.,Thiel M.,Torres Da Silva De Araujo F.,Vilela Pereira A.,Bernardes C. A.,Calligaris L.,Fernandez Perez Tomei T. R.,Gregores E. M.,Mercadante P. G.,Novaes S. F.,Padula Sandra S.,Aleksandrov A.,Antchev G.,Hadjiiska R.,Iaydjiev P.,Misheva M.,Rodozov M.,Shopova M.,Sultanov G.,Dimitrov A.,Ivanov T.,Litov L.,Pavlov B.,Petkov P.,Petrov A.,Shumka E.,Thakur S.,Cheng T.,Javaid T.,Mittal M.,Yuan L.,Ahmad M.,Bauer G.,Hu Z.,Lezki S.,Yi K.,Chen G. M.,Chen H. S.,Chen M.,Iemmi F.,Jiang C. H.,Kapoor A.,Liao H.,Liu Z.-A.,Milosevic V.,Monti F.,Sharma R.,Tao J.,Thomas-Wilsker J.,Wang J.,Zhang H.,Zhao J.,Agapitos A.,An Y.,Ban Y.,Chen C.,Levin A.,Li C.,Li Q.,Lyu X.,Mao Y.,Qian S. J.,Sun X.,Wang D.,Xiao J.,Yang H.,Lu M.,You Z.,Gao X.,Leggat D.,Okawa H.,Zhang Y.,Lin Z.,Lu C.,Xiao M.,Avila C.,Barbosa Trujillo D. A.,Cabrera A.,Florez C.,Fraga J.,Mejia Guisao J.,Ramirez F.,Rodriguez M.,Ruiz Alvarez J. D.,Giljanovic D.,Godinovic N.,Lelas D.,Puljak I.,Antunovic Z.,Kovac M.,Sculac T.,Brigljevic V.,Chitroda B. K.,Ferencek D.,Majumder D.,Roguljic M.,Starodumov A.,Susa T.,Attikis A.,Christoforou K.,Kole G.,Kolosova M.,Konstantinou S.,Mousa J.,Nicolaou C.,Ptochos F.,Razis P. A.,Rykaczewski H.,Saka H.,Finger M.,Finger M.,Kveton A.,Ayala E.,Carrera Jarrin E.,Elgammal S.,Ellithi Kamel A.,Abdullah Al-Mashad M.,Mahmoud M. A.,Bhowmik S.,Dewanjee R. K.,Ehataht K.,Kadastik M.,Lange T.,Nandan S.,Nielsen C.,Pata J.,Raidal M.,Tani L.,Veelken C.,Eerola P.,Kirschenmann H.,Osterberg K.,Voutilainen M.,Bharthuar S.,Brücken E.,Garcia F.,Havukainen J.,Kallonen K. T. S.,Kim M. S.,Kinnunen R.,Lampén T.,Lassila-Perini K.,Lehti S.,Lindén T.,Lotti M.,Martikainen L.,Myllymäki M.,Ott J.,Rantanen M. m.,Siikonen H.,Tuominen E.,Tuominiemi J.,Luukka P.,Petrow H.,Tuuva T.,Amendola C.,Besancon M.,Couderc F.,Dejardin M.,Denegri D.,Faure J. L.,Ferri F.,Ganjour S.,Gras P.,Hamel de Monchenault G.,Jarry P.,Lohezic V.,Malcles J.,Rander J.,Rosowsky A.,Sahin M. Ö.,Savoy-Navarro A.,Simkina P.,Titov M.,Baldenegro Barrera C.,Beaudette F.,Buchot Perraguin A.,Busson P.,Cappati A.,Charlot C.,Damas F.,Davignon O.,Diab B.,Falmagne G.,Fontana Santos Alves B. A.,Ghosh S.,Granier de Cassagnac R.,Hakimi A.,Harikrishnan B.,Liu G.,Motta J.,Nguyen M.,Ochando C.,Portales L.,Salerno R.,Sarkar U.,Sauvan J. 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B.,Milella G.,Mormile M.,Mussgiller A.,Nürnberg A.,Otarid Y.,Pérez Adán D.,Raspereza A.,Ribeiro Lopes B.,Rübenach J.,Saggio A.,Saibel A.,Savitskyi M.,Scham M.,Scheurer V.,Schnake S.,Schütze P.,Schwanenberger C.,Shchedrolosiev M.,Sosa Ricardo R. E.,Stafford D.,Tonon N.,Van De Klundert M.,Vazzoler F.,Ventura Barroso A.,Walsh R.,Walter D.,Wang Q.,Wen Y.,Wichmann K.,Wiens L.,Wissing C.,Wuchterl S.,Yang Y.,Zimermmane Castro Santos A.,Albrecht A.,Albrecht S.,Antonello M.,Bein S.,Benato L.,Bonanomi M.,Connor P.,De Leo K.,Eich M.,El Morabit K.,Feindt F.,Fröhlich A.,Garbers C.,Garutti E.,Hajheidari M.,Haller J.,Hinzmann A.,Jabusch H. R.,Kasieczka G.,Klanner R.,Korcari W.,Kramer T.,Kutzner V.,Lange J.,Lobanov A.,Matthies C.,Mehta A.,Moureaux L.,Mrowietz M.,Nigamova A.,Nissan Y.,Paasch A.,Pena Rodriguez K. 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B.,Bhatnagar V.,Chaudhary G.,Chauhan S.,Dhingra N.,Gupta R.,Kaur A.,Kaur A.,Kaur H.,Kaur M.,Kumar S.,Kumari P.,Meena M.,Sandeep K.,Sheokand T.,Singh J. B.,Singla A.,Virdi A. K.,Ahmed A.,Bhardwaj A.,Choudhary B. C.,Gola M.,Kumar A.,Naimuddin M.,Priyanka P.,Ranjan K.,Saumya S.,Shah A.,Baradia S.,Barman S.,Bhattacharya S.,Bhowmik D.,Dutta S.,Dutta S.,Gomber B.,Maity M.,Palit P.,Rout P. K.,Saha G.,Sahu B.,Sarkar S.,Behera P. K.,Behera S. C.,Kalbhor P.,Komaragiri J. R.,Kumar D.,Muhammad A.,Panwar L.,Pradhan R.,Pujahari P. R.,Sharma A.,Sikdar A. K.,Tiwari P. C.,Verma S.,Naskar K.,Aziz T.,Das I.,Dugad S.,Kumar M.,Mohanty G. B.,Suryadevara P.,Banerjee S.,Chudasama R.,Guchait M.,Karmakar S.,Kumar S.,Majumder G.,Mazumdar K.,Mukherjee S.,Thachayath A.,Bahinipati S.,Das A. K.,Kar C.,Mal P.,Mishra T.,Muraleedharan Nair Bindhu V. K.,Nayak A.,Saha P.,Swain S. K.,Vats D.,Alpana A.,Dube S.,Kansal B.,Laha A.,Pandey S.,Rastogi A.,Sharma S.,Bakhshiansohi H.,Khazaie E.,Zeinali M.,Chenarani S.,Etesami S. 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G.,Barria P.,Campana M.,Cavallari F.,Del Re D.,Di Marco E.,Diemoz M.,Longo E.,Meridiani P.,Organtini G.,Pandolfi F.,Paramatti R.,Quaranta C.,Rahatlou S.,Rovelli C.,Santanastasio F.,Soffi L.,Tramontano R.,Amapane N.,Arcidiacono R.,Argiro S.,Arneodo M.,Bartosik N.,Bellan R.,Bellora A.,Biino C.,Cartiglia N.,Costa M.,Covarelli R.,Demaria N.,Grippo M.,Kiani B.,Legger F.,Mariotti C.,Maselli S.,Mecca A.,Migliore E.,Monteil E.,Monteno M.,Obertino M. M.,Ortona G.,Pacher L.,Pastrone N.,Pelliccioni M.,Ruspa M.,Shchelina K.,Siviero F.,Sola V.,Solano A.,Soldi D.,Staiano A.,Tornago M.,Trocino D.,Umoret G.,Vagnerini A.,Belforte S.,Candelise V.,Casarsa M.,Cossutti F.,Da Rold A.,Della Ricca G.,Sorrentino G.,Dogra S.,Huh C.,Kim B.,Kim D. H.,Kim G. N.,Kim J.,Lee J.,Lee S. W.,Moon C. S.,Oh Y. D.,Pak S. I.,Ryu M. S.,Sekmen S.,Yang Y. C.,Kim H.,Moon D. H.,Asilar E.,Kim T. J.,Park J.,Choi S.,Han S.,Hong B.,Lee K.,Lee K. S.,Lim J.,Park J.,Park S. K.,Yoo J.,Goh J.,Kim H. S.,Kim Y.,Lee S.,Almond J.,Bhyun J. H.,Choi J.,Jeon S.,Jun W.,Kim J.,Kim J.,Kim J. S.,Ko S.,Kwon H.,Lee H.,Lee J.,Lee S.,Oh B. H.,Oh M.,Oh S. B.,Seo H.,Yang U. K.,Yoon I.,Jang W.,Kang D. Y.,Kang Y.,Kim D.,Kim S.,Ko B.,Lee J. S. H.,Lee Y.,Merlin J. A.,Park I. C.,Roh Y.,Song D.,Watson I. J.,Yang S.,Ha S.,Yoo H. D.,Choi M.,Kim M. R.,Lee H.,Lee Y.,Lee Y.,Yu I.,Beyrouthy T.,Maghrbi Y.,Dreimanis K.,Gaile A.,Potrebko A.,Seidel M.,Torims T.,Veckalns V.,Ambrozas M.,Carvalho Antunes De Oliveira A.,Juodagalvis A.,Rinkevicius A.,Tamulaitis G.,Bin Norjoharuddeen N.,Hoh S. Y.,Yusuff I.,Zolkapli Z.,Benitez J. F.,Castaneda Hernandez A.,Encinas Acosta H. A.,Gallegos Maríñez L. G.,León Coello M.,Murillo Quijada J. A.,Sehrawat A.,Valencia Palomo L.,Ayala G.,Castilla-Valdez H.,Heredia-De La Cruz I.,Lopez-Fernandez R.,Mondragon Herrera C. A.,Perez Navarro D. A.,Sánchez Hernández A.,Oropeza Barrera C.,Vazquez Valencia F.,Pedraza I.,Salazar Ibarguen H. A.,Uribe Estrada C.,Bubanja I.,Mijuskovic J.,Raicevic N.,Ahmad A.,Asghar M. I.,Awais A.,Awan M. I. M.,Gul M.,Hoorani H. R.,Khan W. A.,Shoaib M.,Waqas M.,Avati V.,Grzanka L.,Malawski M.,Bialkowska H.,Bluj M.,Boimska B.,Górski M.,Kazana M.,Szleper M.,Zalewski P.,Bunkowski K.,Doroba K.,Kalinowski A.,Konecki M.,Krolikowski J.,Araujo M.,Bargassa P.,Bastos D.,Boletti A.,Faccioli P.,Gallinaro M.,Hollar J.,Leonardo N.,Niknejad T.,Pisano M.,Seixas J.,Varela J.,Adzic P.,Dordevic M.,Milenovic P.,Milosevic J.,Aguilar-Benitez M.,Alcaraz Maestre J.,Álvarez Fernández A.,Barrio Luna M.,Bedoya Cristina F.,Carrillo Montoya C. A.,Cepeda M.,Cerrada M.,Colino N.,De La Cruz B.,Delgado Peris A.,Fernández Del Val D.,Fernández Ramos J. P.,Flix J.,Fouz M. C.,Gonzalez Lopez O.,Goy Lopez S.,Hernandez J. M.,Josa M. I.,León Holgado J.,Moran D.,Perez Dengra C.,Pérez-Calero Yzquierdo A.,Puerta Pelayo J.,Redondo I.,Redondo Ferrero D. D.,Romero L.,Sánchez Navas S.,Sastre J.,Urda Gómez L.,Vazquez Escobar J.,Willmott C.,de Trocóniz J. F.,Alvarez Gonzalez B.,Cuevas J.,Fernandez Menendez J.,Folgueras S.,Gonzalez Caballero I.,González Fernández J. R.,Palencia Cortezon E.,Ramón Álvarez C.,Rodríguez Bouza V.,Soto Rodríguez A.,Trapote A.,Vico Villalba C.,Brochero Cifuentes J. A.,Cabrillo I. J.,Calderon A.,Duarte Campderros J.,Fernandez M.,Fernandez Madrazo C.,García Alonso A.,Gomez G.,Lasaosa García C.,Martinez Rivero C.,Martinez Ruiz del Arbol P.,Matorras F.,Matorras Cuevas P.,Piedra Gomez J.,Prieels C.,Ruiz-Jimeno A.,Scodellaro L.,Vila I.,Vizan Garcia J. M.,Jayananda M. K.,Kailasapathy B.,Sonnadara D. U. J.,Wickramarathna D. D. C.,Dharmaratna W. G. D.,Liyanage K.,Perera N.,Wickramage N.,Abbaneo D.,Alimena J.,Auffray E.,Auzinger G.,Baechler J.,Baillon P.,Barney D.,Bendavid J.,Bianco M.,Bilin B.,Bocci A.,Brondolin E.,Caillol C.,Camporesi T.,Cerminara G.,Chernyavskaya N.,Chhibra S. S.,Choudhury S.,Cipriani M.,Cristella L.,d’Enterria D.,Dabrowski A.,David A.,De Roeck A.,Defranchis M. M.,Deile M.,Dobson M.,Dünser M.,Dupont N.,Elliott-Peisert A.,Fallavollita F.,Florent A.,Forthomme L.,Franzoni G.,Funk W.,Ghosh S.,Giani S.,Gigi D.,Gill K.,Glege F.,Gouskos L.,Govorkova E.,Haranko M.,Hegeman J.,Innocente V.,James T.,Janot P.,Kaspar J.,Kieseler J.,Kratochwil N.,Laurila S.,Lecoq P.,Leutgeb E.,Lintuluoto A.,Lourenço C.,Maier B.,Malgeri L.,Mannelli M.,Marini A. C.,Meijers F.,Mersi S.,Meschi E.,Moortgat F.,Mulders M.,Orfanelli S.,Orsini L.,Pantaleo F.,Perez E.,Peruzzi M.,Petrilli A.,Petrucciani G.,Pfeiffer A.,Pierini M.,Piparo D.,Pitt M.,Qu H.,Quast T.,Rabady D.,Racz A.,Reales Gutiérrez G.,Rovere M.,Sakulin H.,Salfeld-Nebgen J.,Scarfi S.,Selvaggi M.,Sharma A.,Silva P.,Sphicas P.,Stahl Leiton A. G.,Summers S.,Tatar K.,Tavolaro V. R.,Treille D.,Tropea P.,Tsirou A.,Wanczyk J.,Wozniak K. A.,Zeuner W. D.,Caminada L.,Ebrahimi A.,Erdmann W.,Horisberger R.,Ingram Q.,Kaestli H. C.,Kotlinski D.,Lange C.,Missiroli M.,Noehte L.,Rohe T.,Aarrestad T. 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S.,Zarubin A.,Zhizhin I.,Zhokin A.

Abstract

Abstract A search for supersymmetry is presented in events with a single charged lepton, electron or muon, and multiple hadronic jets. The data correspond to an integrated luminosity of 138 fb1 of proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV, recorded by the CMS experiment at the CERN LHC. The search targets gluino pair production, where the gluinos decay into final states with the lightest supersymmetric particle (LSP) and either a top quark-antiquark ($$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}} $$ t t ¯ ) pair, or a light-flavor quark-antiquark ($$ \textrm{q}\overline{\textrm{q}} $$ q q ¯ ) pair and a virtual or on-shell W boson. The main backgrounds, $$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}} $$ t t ¯ pair and W+jets production, are suppressed by requirements on the azimuthal angle between the momenta of the lepton and of its reconstructed parent W boson candidate, and by top quark and W boson identification based on a machine-learning technique. The number of observed events is consistent with the expectations from standard model processes. Limits are evaluated on supersymmetric particle masses in the context of two simplified models of gluino pair production. Exclusions for gluino masses reach up to 2120 (2050) GeV at 95% confidence level for a model with gluino decay to a $$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}} $$ t t ¯ pair (a $$ \textrm{q}\overline{\textrm{q}} $$ q q ¯ pair and a W boson) and the LSP. For the same models, limits on the mass of the LSP reach up to 1250 (1070) GeV.

Publisher

Springer Science and Business Media LLC

Subject

Nuclear and High Energy Physics

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1. Machine-learning performance on Higgs-pair production associated with dark matter at the LHC;The European Physical Journal Plus;2024-07-15

2. A compact expression for the supersymmetric Lagrangian;Proceedings of the Romanian Academy, Series A: Mathematics, Physics, Technical Sciences, Information Science;2024-06-30

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