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Office of Scientific and Technical Information

Title: Search for long-lived neutral particles produced in p p collisions at s = 13 TeV decaying into displaced hadronic jets in the ATLAS inner detector and muon spectrometer

Journal Article · · Physical Review. D.
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A search is presented for pair production of long-lived neutral particles using 33 fb-1 of $$\sqrt{s}$$=13 TeV proton–proton collision data, collected during 2016 by the ATLAS detector at the LHC. This search focuses on a topology in which one long-lived particle decays in the ATLAS inner detector and the other decays in the muon spectrometer. Special techniques are employed to reconstruct the displaced tracks and vertices in the inner detector and in the muon spectrometer. One event is observed that passes the full event selection, which is consistent with the estimated background. Limits are placed on scalar boson propagators with masses from 125 GeV to 1000 GeV decaying into pairs of long-lived hidden-sector scalars with masses from 8 GeV to 400 GeV. The limits placed on several low-mass scalars extend previous exclusion limits in the range of proper lifetimes cτ from 5 cm to 1 m.

Research Organization:
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States); SLAC National Accelerator Laboratory (SLAC), Menlo Park, CA (United States); Harvard Univ., Cambridge, MA (United States); Univ. of Massachusetts, Amherst, MA (United States); Univ. of Oregon, Eugene, OR (United States)
Sponsoring Organization:
National Science Foundation (NSF); USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
ATLAS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-76SF00515; AC02-05CH11231; SC0007881; SC0010004; SC0020244; SC0017996
OSTI ID:
1607617
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1616129; OSTI ID: 1616957; OSTI ID: 1690250; OSTI ID: 1755487; OSTI ID: 1762811; OSTI ID: 1988059
Report Number(s):
CERN-EP-2019-240; PRVDAQ; 052013
Journal Information:
Physical Review. D., Journal Name: Physical Review. D. Vol. 101 Journal Issue: 5; ISSN 2470-0010
Publisher:
American Physical Society (APS)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 19 works
Citation information provided by
Web of Science

References (53)

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Search for long-lived particles produced in p p collisions at s = 13 TeV that decay into displaced hadronic jets in the ATLAS muon spectrometer journal March 2019
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A study of the material in the ATLAS inner detector using secondary hadronic interactions journal January 2012
Performance of the ATLAS trigger system in 2015 journal May 2017
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations journal July 2014
Topological cell clustering in the ATLAS calorimeters and its performance in LHC Run 1 journal July 2017
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
Parton distributions for the LHC run II journal April 2015
Search for long-lived particles decaying to jet pairs journal April 2015
Jet energy scale measurements and their systematic uncertainties in proton-proton collisions at s = 13 TeV with the ATLAS detector journal October 2017
Exotic decays of the 125 GeV Higgs boson journal October 2014
The ATLAS Simulation Infrastructure journal September 2010
The new LUCID-2 detector for luminosity measurement and monitoring in ATLAS journal July 2018
Search for massive long-lived particles decaying semileptonically in the LHCb detector journal April 2017
Search for massive, long-lived particles using multitrack displaced vertices or displaced lepton pairs in p p collisions at s = 8 TeV with the ATLAS detector journal October 2015
The ATLAS Experiment at the CERN Large Hadron Collider journal August 2008
Study of the material of the ATLAS inner detector for Run 2 of the LHC journal December 2017
A quirky probe of neutral naturalness journal July 2016
Big bang nucleosynthesis constraints on hadronically and electromagnetically decaying relic neutral particles journal November 2006
Combined measurements of Higgs boson production and decay using up to 80 fb 1 of proton-proton collision data at s = 13 TeV collected with the ATLAS experiment journal January 2020
Production and integration of the ATLAS Insertable B-Layer journal May 2018
A stealth supersymmetry sampler journal July 2012
Phenomenology of hidden valleys at hadron colliders journal July 2008
Search for long-lived neutral particles in pp collisions at $${\sqrt{s}} = 13~{\text { TeV}}$$ s = 13 TeV that decay into displaced hadronic jets in the ATLAS calorimeter journal June 2019
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A quirky little Higgs model journal May 2009
Search for long-lived particles in final states with displaced dimuon vertices in p p collisions at s = 13 TeV with the ATLAS detector journal January 2019
Search for a Light Higgs Boson Decaying to Long-Lived Weakly Interacting Particles in Proton-Proton Collisions at s = 7 TeV with the ATLAS Detector journal June 2012
Search for long-lived neutral particles decaying to quark-antiquark pairs in proton-proton collisions at s = 8 TeV journal January 2015
Echoes of a hidden valley at hadron colliders journal August 2007
R-Parity-violating supersymmetry journal November 2005
Parton distributions with LHC data journal February 2013
Search for long-lived, weakly interacting particles that decay to displaced hadronic jets in proton-proton collisions at s = 8 TeV with the ATLAS detector journal July 2015
Search for long-lived, massive particles in events with displaced vertices and missing transverse momentum in s = 13 TeV p p collisions with the ATLAS detector journal March 2018
Performance of pile-up mitigation techniques for jets in $$pp$$ p p collisions at $$\sqrt{s}=8$$ s = 8  TeV using the ATLAS detector journal October 2016
Comparison between simulated and observed LHC beam backgrounds in the ATLAS experiment at E beam =4 TeV journal December 2018
Triggers for displaced decays of long-lived neutral particles in the ATLAS detector journal July 2013
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Theories with gauge-mediated supersymmetry breaking journal December 1999
Discovering the Higgs through highly-displaced vertices journal March 2008
Updated search for long-lived particles decaying to jet pairs journal November 2017
Erratum to: Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal July 2013
Discovering uncolored naturalness in exotic Higgs decays journal December 2015
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Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal February 2011
Natural Electroweak Breaking from a Mirror Symmetry journal June 2006
Search for new long-lived particles at s = 13  TeV journal May 2018

Figures / Tables (15)