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Title: Search for long-lived neutral particles decaying to quark-antiquark pairs in proton-proton collisions at s = 8 TeV

Journal Article · · Physical Review. D, Particles, Fields, Gravitation and Cosmology
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A search is performed for long-lived massive neutral particles decaying to quark-antiquark pairs. The experimental signature is a distinctive topology of a pair of jets, originating at a secondary vertex. Events were collected with the CMS detector at the CERN LHC in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 8 TeV. The data analyzed correspond to an integrated luminosity of 18.5 fb–1. No significant excess is observed above standard model expectations. Upper limits at 95% confidence level are set on the production cross section of a heavy neutral scalar particle, H, in the mass range of 200 to 1000 GeV, decaying promptly into a pair of long-lived neutral X particles in the mass range of 50 to 350 GeV, each in turn decaying into a quark-antiquark pair. For X with mean proper decay lengths of 0.4 to 200 cm, the upper limits are typically 0.5–200 fb. The results are also interpreted in the context of an R-parity-violating supersymmetric model with long-lived neutralinos decaying into a quark-antiquark pair and a muon. For pair production of squarks that promptly decay to neutralinos with mean proper decay lengths of 2–40 cm, the upper limits on the cross section are typically 0.5–3 fb. As a result, the above limits are the most stringent on these channels to date.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359
OSTI ID:
1180725
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1234870
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-14-568-CMS; CERN-PH-EP-2014-256; CMS-EXO-12-038; PRVDAQ; 012007
Journal Information:
Physical Review. D, Particles, Fields, Gravitation and Cosmology, Journal Name: Physical Review. D, Particles, Fields, Gravitation and Cosmology Vol. 91 Journal Issue: 1; ISSN 1550-7998
Publisher:
American Physical SocietyCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 98 works
Citation information provided by
Web of Science

References (34)

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Soft gluon resummation for the production of gluino-gluino and squark-antisquark pairs at the LHC journal November 2009
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A New Method for Combining NLO QCD with Shower Monte Carlo Algorithms journal November 2004
A general framework for implementing NLO calculations in shower Monte Carlo programs: the POWHEG BOX journal June 2010
PYTHIA 6.4 physics and manual journal May 2006
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
Parton distributions for the LHC journal July 2009
Confidence level computation for combining searches with small statistics journal September 1999
R-Parity-violating supersymmetry journal November 2005
Threshold Resummation for Squark-Antisquark and Gluino-Pair Production at the LHC journal March 2009
Search for Resonant Pair Production of Neutral Long-Lived Particles Decaying to b b ¯ in p p ¯ Collisions at s = 1.96 TeV journal August 2009
Signatures of long-lived gluinos in split supersymmetry journal September 2004
Determination of the Jet Energy Scale in CMS journal December 2012
Discovering the Higgs through highly-displaced vertices journal March 2008
Search for stopped long-lived particles produced in pp collisions at $ \sqrt {s} = {\text{7TeV}} $ journal August 2012
Pileup subtraction using jet areas journal January 2008
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
Description and performance of track and primary-vertex reconstruction with the CMS tracker journal October 2014
Phenomenology of the minimal B L extension of the standard model: Z and neutrinos journal September 2009
Matching NLO QCD computations with parton shower simulations: the POWHEG method journal November 2007
The CMS experiment at the CERN LHC journal August 2008
Strange particle production in pp collisions at $ \sqrt {s} = 0.9 $ and 7 TeV journal May 2011
Phenomenology of hidden valleys at hadron colliders journal July 2008
Search for displaced vertices arising from decays of new heavy particles in 7 TeV pp collisions at ATLAS journal February 2012
Squark and gluino production at hadron colliders journal May 1997

Figures / Tables (10)


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