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U.S. Department of Energy
Office of Scientific and Technical Information

Search for Inelastic Dark Matter in Events with Two Displaced Muons and Missing Transverse Momentum in Proton-Proton Collisions at s = 13 TeV

Journal Article · · Physical Review Letters
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A search for dark matter in events with a displaced nonresonant muon pair and missing transverse momentum is presented. The analysis is performed using an integrated luminosity of 138 fb 1 of proton-proton ( p p ) collision data at a center-of-mass energy of 13 TeV produced by the LHC in 2016–2018. No significant excess over the predicted backgrounds is observed. Upper limits are set on the product of the inelastic dark matter production cross section σ ( p p A χ 1 χ 2 ) and the decay branching fraction B ( χ 2 χ 1 μ + μ ) , where A is a dark photon and χ 1 and χ 2 are states in the dark sector with near mass degeneracy. This is the first dedicated collider search for inelastic dark matter.

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OSTI ID:
2474545
Alternate ID(s):
OSTI ID: 2341243
OSTI ID: 1974710
Journal Information:
Physical Review Letters, Journal Name: Physical Review Letters Journal Issue: 4 Vol. 132; ISSN 0031-9007; ISSN PRLTAO
Publisher:
American Physical SocietyCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (62)

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The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations journal July 2014
Searches for low-mass dimuon resonances journal October 2020
Hidden SUSY at the LHC: the light higgsino-world scenario and the role of a lepton collider journal November 2011
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Combination of searches for invisible decays of the Higgs boson using 139 fb−1 of proton-proton collision data at s=13 TeV collected with the ATLAS experiment journal July 2023
Dark matter and the early Universe: A review journal July 2021
Planck 2018 results: VI. Cosmological parameters journal September 2020
Planck 2018 results: VI. Cosmological parameters (Corrigendum) journal August 2021
Weak‐Lensing Mass Reconstruction of the Interacting Cluster 1E 0657−558: Direct Evidence for the Existence of Dark Matter journal April 2004
FIVE-YEAR WILKINSON MICROWAVE ANISOTROPY PROBE OBSERVATIONS: COSMOLOGICAL INTERPRETATION journal February 2009
Presentation of search results: the CL s technique journal September 2002
Direct detection of WIMP dark matter: concepts and status journal August 2019
Searching for long-lived particles beyond the Standard Model at the Large Hadron Collider journal September 2020
The CMS trigger system journal January 2017
Particle-flow reconstruction and global event description with the CMS detector journal October 2017
Identification of heavy-flavour jets with the CMS detector in pp collisions at 13 TeV journal May 2018
Performance of the CMS muon detector and muon reconstruction with proton-proton collisions at √ s =13 TeV journal June 2018
The CMS experiment at the CERN LHC journal August 2008
Search for long-lived particles using delayed photons in proton-proton collisions at s = 13     TeV journal December 2019
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Three exceptions in the calculation of relic abundances journal May 1991
Measurement of electron-neutrino electron elastic scattering journal May 2001
Inelastic dark matter journal July 2001
Hunting quasidegenerate Higgsinos journal April 2014
Discovering inelastic thermal relic dark matter at colliders journal March 2016
Testing light dark matter coannihilation with fixed-target experiments journal September 2017
Search for long-lived particles in final states with displaced dimuon vertices in p p collisions at s = 13     TeV with the ATLAS detector journal January 2019
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Strong Constraints on Sub-GeV Dark Sectors from SLAC Beam Dump E137 journal October 2014
Searching for Dark Matter Annihilation from Milky Way Dwarf Spheroidal Galaxies with Six Years of Fermi Large Area Telescope Data journal November 2015
Results from a Search for Dark Matter in the Complete LUX Exposure journal January 2017
Search for Invisible Decays of a Dark Photon Produced in e + e − Collisions at BaBar journal September 2017
Results from the Super Cryogenic Dark Matter Search Experiment at Soudan journal February 2018
Search for a Narrow Resonance Lighter than 200 GeV Decaying to a Pair of Muons in Proton-Proton Collisions at s = 13     TeV journal April 2020
Search for Heavy Neutral Leptons in Decays of W Bosons Using a Dilepton Displaced Vertex in s=13  TeV pp Collisions with the ATLAS Detector journal August 2023
Neutralino relic density including coannihilations journal August 1997
Comparative study of various algorithms for the merging of parton showers and matrix elements in hadronic collisions journal December 2007
Event generator tunes obtained from underlying event and multiparton scattering measurements journal March 2016
Parton distributions from high-precision collider data: NNPDF Collaboration journal October 2017
Extraction and validation of a new set of CMS pythia8 tunes from underlying-event measurements journal January 2020
Search for light long-lived neutral particles produced in pp collisions at $$\sqrt{s} = 13~\mathrm {TeV}$$ and decaying into collimated leptons or light hadrons with the ATLAS detector journal May 2020
Precision luminosity measurement in proton–proton collisions at $$\sqrt{s} = 13\,\hbox {TeV}$$ in 2015 and 2016 at CMS journal September 2021
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A search for decays of the Higgs boson to invisible particles in events with a top-antitop quark pair or a vector boson in proton-proton collisions at $$\sqrt{s} = 13\,\text {Te}\hspace{-.08em}\text {V} $$ journal October 2023
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