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Title: Search for nonpointing and delayed photons in the diphoton and missing transverse momentum final state in 8 TeV p p collisions at the LHC using the ATLAS detector

Journal Article · · Physical Review. D, Particles, Fields, Gravitation and Cosmology
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A search has been performed, using the full 20.3 fb-1 data sample of 8 TeV proton-proton collisions collected in 2012 with the ATLAS detector at the LHC, for photons originating from a displaced vertex due to the decay of a neutral long-lived particle into a photon and an invisible particle. The analysis investigates the diphoton plus missing transverse momentum final state, and is therefore most sensitive to pair production of long-lived particles. The analysis technique exploits the capabilities of the ATLAS electromagnetic calorimeter to make precise measurements of the flight direction, as well as the time of flight, of photons. No excess is observed over the Standard Model predictions for background. Exclusion limits are set within the context of gauge mediated supersymmetry breaking models, with the lightest neutralino being the next-to-lightest supersymmetric particle and decaying into a photon and gravitino with a lifetime in the range from 250 ps to about 100 ns.

Research Organization:
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
ATLAS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-05CH11231
OSTI ID:
1180965
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1254167; OSTI ID: 1378683
Journal Information:
Physical Review. D, Particles, Fields, Gravitation and Cosmology, Journal Name: Physical Review. D, Particles, Fields, Gravitation and Cosmology Vol. 90 Journal Issue: 11; ISSN 1550-7998
Publisher:
American Physical SocietyCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 55 works
Citation information provided by
Web of Science

References (54)

Softly broken supersymmetry and SU(5) journal December 1981
New tools for low energy dynamical supersymmetry breaking journal March 1996
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
Signal processing considerations for liquid ionization calorimeters in a high rate environment
  • Cleland, W. E.; Stern, E. G.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 338, Issue 2-3 https://doi.org/10.1016/0168-9002(94)91332-3
journal January 1994
Flavored gauge mediation, a heavy Higgs, and supersymmetric alignment journal June 2013
Improved luminosity determination in pp collisions at $\sqrt {s} = 7\ \mathrm{TeV}$ using the ATLAS detector at the LHC journal August 2013
Search for nonpointing photons in the diphoton and E T miss final state in s = 7 TeV proton-proton collisions using the ATLAS detector journal July 2013
Spontaneously broken supersymmetric theories of weak, electromagnetic and strong interactions journal January 1977
Factorizable dual model of pions journal August 1971
Evidence for the spin-0 nature of the Higgs boson using ATLAS data journal October 2013
Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC journal September 2012
Maximizing hadron collider sensitivity to gauge-mediated supersymmetry breaking models journal February 1998
Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC journal September 2012
Relatively heavy Higgs boson in more generic gauge mediation journal November 2011
Squark and Gluino Hadroproduction journal June 2011
Field theory interpretation of supergauges in dual models journal November 1971
Electron reconstruction and identification efficiency measurements with the ATLAS detector using the 2011 LHC proton–proton collision data journal July 2014
The Snowmass Points and Slopes: benchmarks for SUSY searches journal September 2002
Performance of the electronic readout of the ATLAS liquid argon calorimeters journal September 2010
The ATLAS Simulation Infrastructure journal September 2010
Performance of missing transverse momentum reconstruction in proton-proton collisions at $\sqrt{s} = 7~\mbox{TeV}$ with ATLAS journal January 2012
The ATLAS Experiment at the CERN Large Hadron Collider journal August 2008
Low-energy supersymmetry journal November 1982
Supersymmetric extension of the SU(3)×SU(2)×U(1) model journal June 1982
Herwig++ physics and manual journal November 2008
Squark and gluino production at hadron colliders journal May 1997
Search for long-lived particles in events with photons and missing energy in proton–proton collisions at <mml:math altimg="si1.gif" overflow="scroll" xmlns:xocs="http://www.elsevier.com/xml/xocs/dtd" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ja="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:cals="http://www.elsevier.com/xml/common/cals/dtd" xmlns:sa="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-aff/dtd"><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mspace width="0.25em"/><mml:mtext>TeV</mml:mtext></mml:math> journal May 2013
The ATLAS Level-1 Calorimeter Trigger journal March 2008
Phenomenology of the production, decay, and detection of new hadronic states associated with supersymmetry journal July 1978
Soft gluon resummation for the production of gluino-gluino and squark-antisquark pairs at the LHC journal November 2009
Quark Model of Dual Pions journal August 1971
Electron performance measurements with the ATLAS detector using the 2010 LHC proton-proton collision data journal March 2012
Is the neutrino a goldstone particle? journal September 1973
A phenomenological model of particle physics based on supersymmetry journal April 1982
A lagrangian model invariant under supergauge transformations journal March 1974
Design and implementation of the Front End Board for the readout of the ATLAS liquid argon calorimeters journal March 2008
Measurement of the inclusive isolated prompt photons cross section in p p collisions at s = 7 TeV with the ATLAS detector using 4.6 fb 1 journal March 2014
Measurement of the inclusive isolated prompt photon cross section in p p collisions at s = 7 TeV with the ATLAS detector journal March 2011
Supergauge transformations in four dimensions journal February 1974
A 125 GeV Higgs boson and muon g 2 in more generic gauge mediation journal May 2012
Threshold Resummation for Squark-Antisquark and Gluino-Pair Production at the LHC journal March 2009
Low energy dynamical supersymmetry breaking simplified journal February 1995
Time resolution of the ATLAS barrel liquid argon electromagnetic calorimeter
  • Aharrouche, M.; Colas, J.; Di Ciaccio, L.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 597, Issue 2-3 https://doi.org/10.1016/j.nima.2008.08.142
journal December 2008
Parton distributions for LO generators journal May 2008
Relations between the masses of the superpartners of leptons and quarks, the goldstino coupling and the neutral currents journal July 1979
Baryon Number Changing Currents journal December 1966
Dynamical supersymmetry breaking at low energies journal August 1993
Theories with gauge-mediated supersymmetry breaking journal December 1999
Dual Theory for Free Fermions journal May 1971
Geant4—a simulation toolkit
  • Agostinelli, S.; Allison, J.; Amako, K.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 506, Issue 3 https://doi.org/10.1016/S0168-9002(03)01368-8
journal July 2003
Presentation of search results: the CL s technique journal September 2002
Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal February 2011
Soft-gluon resummation for squark and gluino hadroproduction journal December 2009
Supersymmetry and weak, electromagnetic and strong interactions journal September 1976