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Title: Search for Supersymmetry with a Compressed Mass Spectrum in Events with a Soft τ Lepton, a Highly Energetic Jet, and Large Missing Transverse Momentum in Proton-Proton Collisions at s = 13 TeV

Journal Article · · Physical Review Letters
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The first search for supersymmetry in events with an experimental signature of one soft, hadronically decaying $$\tau$$ lepton, one energetic jet from initial-state radiation, and large transverse momentum imbalance is presented. These event signatures are consistent with direct or indirect production of scalar $$\tau$$ leptons ($$\tilde{\tau}$$) in supersymmetric models that exhibit coannihilation between the $$\tilde{\tau}$$ and the lightest neutralino ($$\tilde{\chi}^0_1$$), and that could generate the observed relic density of dark matter. The data correspond to an integrated luminosity of 77.2 fb$$^{-1}$$ of proton-proton collisions at $$\sqrt{s}=$$ 13 TeV collected with the CMS detector at the LHC in 2016 and 2017. The results are interpreted in a supersymmetric scenario with a small mass difference ($$\Delta m$$) between the chargino ($$\tilde{\chi}^\pm_1$$) or next-to-lightest neutralino ($$\tilde{\chi}^0_2$$), and the $$\tilde{\chi}^0_1$$. The mass of the $$\tilde{\tau}$$ is assumed to be the average of the $$\tilde{\chi}^\pm_1$$ and $$\tilde{\chi}^0_1$$ masses. The data are consistent with standard model background predictions. Upper limits at 95% confidence level are set on the sum of the $$\tilde{\chi}^\pm_1$$, $$\tilde{\chi}^0_2$$, and $$\tilde{\tau}$$ production cross sections for $$\Delta m(\tilde{\chi}^\pm_1, \tilde{\chi}^0_1) =$$ 50 GeV, resulting in a lower limit of 290 GeV on the mass of the $$\tilde{\chi}^\pm_1$$, which is the most stringent to date and surpasses the bounds from the LEP experiments.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA (United States); Univ. of Colorado, Boulder, CO (United States); Brown Univ., Providence, RI (United States); Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP); National Science Foundation (NSF)
Contributing Organization:
CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359; SC0010005; SC0010010; AC02-05CH11231
OSTI ID:
1570844
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1600558; OSTI ID: 1603583
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-19-534-CMS; arXiv:1910.01185; CMS-SUS-19-002; CERN-EP-2019-196; PRLTAO; oai:inspirehep.net:1757579; TRN: US2100182
Journal Information:
Physical Review Letters, Vol. 124, Issue 4; ISSN 0031-9007
Publisher:
American Physical Society (APS)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 4 works
Citation information provided by
Web of Science

References (126)

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Presentation of search results: the CL s technique journal September 2002
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