skip to main content
OSTI.GOV title logo U.S. Department of Energy
Office of Scientific and Technical Information

Title: Search for disappearing tracks as a signature of new long-lived particles in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; more »; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; « less

Here, a search is presented for long-lived charged particles that decay within the CMS detector and produce the signature of a disappearing track. A disappearing track is an isolated track with missing hits in the outer layers of the silicon tracker, little or no energy in associated calorimeter deposits, and no associated hits in the muon detectors. This search uses data collected with the CMS detector in 2015 and 2016 from proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of 38.4 fb$$^{-1}$$. The results of the search are interpreted in the context of the anomaly-mediated supersymmetry breaking model. The data are consistent with the background-only hypothesis. Limits are set on the product of the cross section for direct production of charginos and their branching fraction to a neutralino and a pion, as a function of the chargino mass and lifetime. At 95% confidence level, charginos with masses below 715 (695) GeV are excluded for a lifetime of 3 (7) ns, as are charginos with lifetimes from 0.5 to 60 ns for a mass of 505 GeV. These are the most stringent limits using a disappearing track signature on this signal model for chargino lifetimes above $$\approx$$0.7 ns.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Lab. (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Lab. (LLNL), Livermore, CA (United States); The Ohio State Univ., Columbus, OH (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
The CMS collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359; SC0011726
OSTI ID:
1439075
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1602488
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-18-197-CMS; CMS-EXO-16-044; CERN-EP-2018-061; arXiv:1804.07321; 1669245; TRN: US1900546
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Vol. 2018, Issue 8; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer BerlinCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 21 works
Citation information provided by
Web of Science

References (54)

A positive-weight next-to-leading-order Monte Carlo for heavy flavour hadroproduction journal September 2007
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
End of the CMSSM coannihilation strip is nigh journal February 2013
$$W^+W^-$$ W + W - , $$WZ$$ W Z and $$ZZ$$ Z Z production in the POWHEG-BOX-V2 journal January 2014
Generic and chiral extensions of the supersymmetric standard model journal March 1999
A general framework for implementing NLO calculations in shower Monte Carlo programs: the POWHEG BOX journal June 2010
Nonstandard string-SUSY scenario and its phenomenological implications journal January 1997
Search for top-squark pair production in the single-lepton final state in pp collisions at $\sqrt{s}=8\ \mathrm{TeV}$ journal December 2013
W+W−, WZ and ZZ production in the POWHEG BOX journal November 2011
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations journal July 2014
Out of this world supersymmetry breaking journal September 1999
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
Precision predictions for electroweak superpartner production at hadron colliders with Resummino journal July 2013
Phenomenological consequences of supersymmetry with anomaly induced masses journal October 1999
Implications of CTEQ global analysis for collider observables journal July 2008
Matching NLO QCD computations with parton shower simulations: the POWHEG method journal November 2007
Tuning PYTHIA 8.1: the Monash 2013 tune journal August 2014
Mass splitting between charged and neutral winos at two-loop level journal April 2013
Single-top Wt-channel production matched with parton showers using the POWHEG method journal February 2011
Event generator tunes obtained from underlying event and multiparton scattering measurements text January 2016
A brief introduction to PYTHIA 8.1 journal June 2008
Gaugino production in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 8 TeV journal October 2012
PDF4LHC recommendations for LHC Run II journal January 2016
Incorporating systematic uncertainties into an upper limit
  • Cousins, Robert D.; Highland, Virgil L.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 320, Issue 1-2 https://doi.org/10.1016/0168-9002(92)90794-5
journal August 1992
Parton distributions for the LHC journal July 2009
Confidence level computation for combining searches with small statistics journal September 1999
Spread Supersymmetry with $ \widetilde{W} $ LSP: gluino and dark matter signals journal January 2013
Constraints on the pMSSM, AMSB model and on other models from the search for long-lived charged particles in proton–proton collisions at $$\sqrt{s} =8\,\text {TeV} $$ s = 8 TeV journal July 2015
Search for charginos nearly mass degenerate with the lightest neutralino based on a disappearing-track signature in p p collisions at ( s ) = 8 TeV with the ATLAS detector journal December 2013
Mini-Split journal February 2013
Presentation of search results: the CL s technique journal September 2002
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
Description and performance of track and primary-vertex reconstruction with the CMS tracker journal October 2014
Parton distributions for the LHC text January 2007
Pure gravity mediation with m 3 / 2 = 10 100 TeV journal May 2012
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations text January 2014
Discovering Supersymmetry at the Tevatron in W -ino Lightest Supersymmetric Particle Scenarios journal August 1999
Event generator tunes obtained from underlying event and multiparton scattering measurements journal March 2016
Gaugino mass without singlets journal December 1998
PYTHIA 6.4 physics and manual journal May 2006
New Generation of Parton Distributions with Uncertainties from Global QCD Analysis journal July 2002
A New Method for Combining NLO QCD with Shower Monte Carlo Algorithms journal November 2004
Parton distributions for the LHC run II journal April 2015
Review of Particle Physics journal October 2016
Search for top-squark pair production in the single-lepton final state in pp collisions at $\sqrt{s}$ = 8 TeV text January 2013
Matching NLO QCD computations with Parton Shower simulations: the POWHEG method text January 2007
The anti-k_t jet clustering algorithm text January 2008
Parton distributions for the LHC text January 2009
Single-top Wt-channel production matched with parton showers using the POWHEG method text January 2010
W+W-, WZ and ZZ production in the POWHEG BOX text January 2011
A Non-Standard String/SUSY Scenario and its Phenomenological Implications text January 1996
Generic and Chiral Extensions of the Supersymmetric Standard Model text January 1998
Out Of This World Supersymmetry Breaking text January 1998

Cited By (1)

Dreaming awake: disentangling the underlying physics in case of a SUSY-like discovery at the LHC journal September 2019