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Title: Search for new phenomena in high-mass final states with a photon and a jet from $pp$ collisions at $$\sqrt{s}$$ = 13 TeV with the ATLAS detector

Journal Article · · European Physical Journal. C, Particles and Fields
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A search is performed for new phenomena in events having a photon with high transverse momentum and a jet collected in 36.7 fb-1 of proton–proton collisions at a centre-of-mass energy of s√ = 13 TeV recorded with the ATLAS detector at the Large Hadron Collider. The invariant mass distribution of the leading photon and jet is examined to look for the resonant production of new particles or the presence of new high-mass states beyond the Standard Model. No significant deviation from the background-only hypothesis is observed and cross-section limits for generic Gaussian-shaped resonances are extracted. Excited quarks hypothesized in quark compositeness models and high-mass states predicted in quantum black hole models with extra dimensions are also examined in the analysis. The observed data exclude, at 95% confidence level, the mass range below 5.3 TeV for excited quarks and 7.1 TeV (4.4 TeV) for quantum black holes in the Arkani-Hamed–Dimopoulos–Dvali (Randall–Sundrum) model with six (one) extra dimensions.

Research Organization:
Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Oak Ridge, TN (United States). Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF); SLAC National Accelerator Laboratory (SLAC), Menlo Park, CA (United States); Harvard Univ., Cambridge, MA (United States); Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States); Brookhaven National Laboratory (BNL), Upton, NY (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
ATLAS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-76SF00515; SC0007881; AC02-05CH11231; SC0012704
OSTI ID:
1423896
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1435120; OSTI ID: 1499419; OSTI ID: 1770952
Report Number(s):
BNL-209235-2018-JACI; PII: 5553; TRN: US1801857
Journal Information:
European Physical Journal. C, Particles and Fields, Vol. 78, Issue 2; ISSN 1434-6044
Publisher:
SpringerCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 17 works
Citation information provided by
Web of Science

References (52)

Excited Quark Production at Hadron Colliders journal August 1987
Search for excited quarks in the γ + jet final state in proton–proton collisions at s = 8   TeV journal November 2014
New Generation of Parton Distributions with Uncertainties from Global QCD Analysis journal July 2002
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
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On the Interpretation of χ 2 from Contingency Tables, and the Calculation of P journal January 1922
New parton distributions for collider physics journal October 2010
Excited-quark and -lepton production at hadron colliders journal August 1990
Search for new phenomena in photon+jet events collected 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>8</mml:mn><mml:mtext> TeV</mml:mtext></mml:math> with the ATLAS detector journal January 2014
Parton distributions for the LHC journal July 2009
Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC journal September 2012
Cross section of isolated prompt photons in hadron-hadron collisions journal May 2002
High energy colliders as black hole factories: The end of short distance physics journal February 2002
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The real gauge hierarchy problem journal September 1981
Black Holes at the Large Hadron Collider journal September 2001
A parton shower algorithm based on Catani-Seymour dipole factorisation journal March 2008
Colorful quantum black holes at the LHC journal September 2008
Parton distributions with LHC data journal February 2013
Electron and photon energy calibration with the ATLAS detector using LHC Run 1 data journal October 2014
Interpolation between multi-dimensional histograms using a new non-linear moment morphing method
  • Baak, M.; Gadatsch, S.; Harrington, R.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 771 https://doi.org/10.1016/j.nima.2014.10.033
journal January 2015
The hierarchy problem and new dimensions at a millimeter journal June 1998
An introduction to PYTHIA 8.2 journal June 2015
Event generation with SHERPA 1.1 journal February 2009
The ATLAS Simulation Infrastructure journal September 2010
Monte Carlo event generator for black hole production and decay in proton–proton collisions – QBH version 1.02 journal November 2010
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
Kernel estimation in high-energy physics journal May 2001
QCD matrix elements and truncated showers journal May 2009
Next-to-leading order determination of fragmentation functions journal February 2001
Quantum black holes with charge, color and spin at the LHC journal August 2010
Black Holes at the Large Hadron Collider text January 2001
QCD matrix elements and truncated showers text January 2009
Parton distributions for the LHC text January 2007
Event generation with SHERPA 1.1 text January 2009
A parton shower algorithm based on Catani-Seymour dipole factorisation text January 2007
The anti-k_t jet clustering algorithm text January 2008
Parton distributions for the LHC text January 2009
Quark Excitations Through the Prism of Direct Photon Plus Jet at the LHC text January 2009
QCD matrix elements and truncated showers text January 2009
Parton distributions with LHC data text January 2012
Interpolation between multi-dimensional histograms using a new non-linear moment morphing method text January 2014
Kernel Estimation in High-Energy Physics text January 2000
Next-To-Leading Order Determination of Fragmentation Functions text January 2000
New Generation of Parton Distributions with Uncertainties from Global QCD Analysis text January 2002
Cross section of isolated prompt photons in hadron-hadron collisions text January 2002
Monte Carlo event generator for black hole production and decay in proton-proton collisions text January 2009
FastJet user manual text January 2011
An Introduction to PYTHIA 8.2 text January 2014
Measurements of the pp to W gamma gamma and pp to Z gamma gamma cross sections and limits on anomalous quartic gauge couplings at sqrt(s) = 8 TeV text January 2017
The Asymmetry of Antimatter in the Proton text January 2021

Cited By (2)

Constraining scalar resonances with top-quark pair production at the LHC journal March 2018
Search for black holes and sphalerons in high-multiplicity final states in proton-proton collisions at s = 13 $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV journal November 2018


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