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Title: Search for gauge-mediated supersymmetry in events with at least one photon and missing transverse momentum in pp collisions at s = 13 TeV

Journal Article · · Physics Letters B
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A search for gauge-mediated supersymmetry (SUSY) in final states with photons and large missing transverse momentum is presented. The data sample of pp collisions at $$\sqrt{s} = $$ 13 TeV was collected with the CMS detector at the CERN LHC and corresponds to an integrated luminosity of 35.9 fb$$^{-1}$$. Data are compared with models in which the lightest neutralino has bino- or wino-like components, resulting in decays to photons and gravitinos, where the gravitinos escape detection. The event selection is optimized for both electroweak (EWK) and strong production SUSY scenarios. The observed data are consistent with standard model predictions, and limits are set in the context of a general gauge mediation model in which gaugino masses up to 980 GeV are excluded at 95% confidence level. Gaugino masses below 780 and 950 GeV are excluded in two simplified models with EWK production of mass-degenerate charginos and neutralinos. Stringent limits are set on simplified models based on gluino and squark pair production, excluding gluino (squark) masses up to 2100 (1750) GeV depending on the assumptions made for the decay modes and intermediate particle masses. This analysis sets the highest mass limits to date in the studied EWK models, and in the considered strong production models when the mass difference between the gauginos and the squarks or gluinos is small.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Lab. (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Lab. (LLNL), Livermore, CA (United States); Princeton Univ., NJ (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
SC0007968; AC02-07CH11359
OSTI ID:
1437837
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1416556; OSTI ID: 1600951
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-17-632-CMS; CMS-SUS-16-046; CERN-EP-2017-284; arXiv:1711.08008; S0370269318301552; PII: S0370269318301552
Journal Information:
Physics Letters B, Journal Name: Physics Letters B Vol. 780 Journal Issue: C; ISSN 0370-2693
Publisher:
ElsevierCopyright Statement
Country of Publication:
Netherlands
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 12 works
Citation information provided by
Web of Science

References (45)

Analysis of LEP constraints on supersymmetric models with a light gravitino journal February 1997
Phenomenology of the production, decay, and detection of new hadronic states associated with supersymmetry journal July 1978
Sparticle spectroscopy and electroweak symmetry breaking with gauge-mediated supersymmetry breaking journal March 1997
Soft gluon resummation for the production of gluino-gluino and squark-antisquark pairs at the LHC journal November 2009
Properties of supergravity theory journal August 1976
New tools for low energy dynamical supersymmetry breaking journal March 1996
$$W^+W^-$$ W + W - , $$WZ$$ W Z and $$ZZ$$ Z Z production in the POWHEG-BOX-V2 journal January 2014
The Fast Simulation of the CMS Detector at LHC journal December 2011
General Gauge Mediation journal January 2009
Mixing between gravitational and weak interactions through the massive gravitino journal October 1977
Progress toward a theory of supergravity journal June 1976
Supergauge transformations in four dimensions journal February 1974
Locally Supersymmetric Grand Unification journal October 1982
Search for top-squark pair production in the single-lepton final state in pp collisions at $\sqrt{s}=8\ \mathrm{TeV}$ journal December 2013
Signals for the minimal gauge-mediated supersymmetry-breaking model at the Fermilab Tevatron collider journal April 1997
An interpretation of dual theories journal August 1971
Study of constrained minimal supersymmetry journal June 1994
PDF4LHC recommendations for LHC Run II journal January 2016
Supergauge invariant extension of the Higgs mechanism and a model for the electron and its neutrino journal January 1975
Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC journal September 2012
Production of Drell–Yan lepton pairs in hadron collisions: Transverse-momentum resummation at next-to-next-to-leading logarithmic accuracy journal January 2011
Production of Charginos, Neutralinos, and Sleptons at Hadron Colliders journal November 1999
Squark and gluino production cross sections in $$pp$$ p p collisions at $$\sqrt{s} = 13, 14, 33$$ s = 13 , 14 , 33 and $$100$$ 100 TeV journal December 2014
Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC journal September 2012
Squark and Gluino Hadroproduction journal June 2011
Confidence level computation for combining searches with small statistics journal September 1999
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
Reach of Fermilab Tevatron upgrades in gauge-mediated supersymmetry breaking models journal July 1999
Threshold Resummation for Squark-Antisquark and Gluino-Pair Production at the LHC journal March 2009
Gauge models with spontaneously broken local supersymmetry journal December 1982
Comparative study of various algorithms for the merging of parton showers and matrix elements in hadronic collisions journal December 2007
Supergravity as the messenger of supersymmetry breaking journal May 1983
Precision predictions for electroweak superpartner production at hadron colliders with Resummino journal July 2013
Dual Theory for Free Fermions journal May 1971
Consistent Supergravity with Complex Spin- 3 2 Gauge Fields journal December 1976
Pileup subtraction using jet areas journal January 2008
Consistent supergravity journal June 1976
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
Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal February 2011
Search for supersymmetry in electroweak production with photons and large missing transverse energy in pp collisions at s = 8 TeV journal August 2016
Search for supersymmetry in events with a photon, a lepton, and missing transverse momentum in pp collisions at s = 8  TeV journal June 2016
W + W Production at Hadron Colliders in Next to Next to Leading Order QCD journal November 2014
Squark and gluino production at hadron colliders journal May 1997
Event generator tunes obtained from underlying event and multiparton scattering measurements journal March 2016
Precise determination of the mass of the Higgs boson and tests of compatibility of its couplings with the standard model predictions using proton collisions at 7 and 8 $$\,\text {TeV}$$ TeV journal May 2015

Figures / Tables (14)