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Title: Search for dark matter produced in association with bottom or top quarks in $$\sqrt{s}=13$$ TeV pp collisions with the ATLAS detector

Here, a search for weakly interacting massive dark-matter particles produced in association with bottom or top quarks is presented. Final states containing third-generation quarks and missing transverse momentum are considered. The analysis uses 36.1fb –1 of proton–proton collision data recorded by the ATLAS experiment at √s=13 TeV in 2015 and 2016. No significant excess of events above the estimated backgrounds is observed. The results are interpreted in the framework of simplified models of spin-0 dark-matter mediators. For colour-neutral spin-0 mediators produced in association with top quarks and decaying into a pair of dark-matter particles, mediator masses below 50 GeV are excluded assuming a dark-matter candidate mass of 1 GeV and unitary couplings. For scalar and pseudoscalar mediators produced in association with bottom quarks, the search sets limits on the production cross-section of 300 times the predicted rate for mediators with masses between 10 and 50GeV and assuming a dark-matter mass of 1GeV and unitary coupling. Constraints on colour-charged scalar simplified models are also presented. Assuming a dark-matter particle mass of 35GeV, mediator particles with mass below 1.1TeV are excluded for couplings yielding a dark-matter relic density consistent with measurements.
Authors:
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Publication Date:
Grant/Contract Number:
AC02-76SF00515; AC02-05CH11231
Type:
Accepted Manuscript
Journal Name:
European Physical Journal. C, Particles and Fields
Additional Journal Information:
Journal Volume: 78; Journal Issue: 1; Journal ID: ISSN 1434-6044
Publisher:
Springer
Research Org:
SLAC National Accelerator Lab., Menlo Park, CA (United States); Lawrence Berkeley National Lab. (LBNL), Berkeley, CA (United States)
Sponsoring Org:
USDOE Office of Science (SC)
Contributing Orgs:
ATLAS Collaboration
Country of Publication:
United States
Language:
English
Subject:
72 PHYSICS OF ELEMENTARY PARTICLES AND FIELDS
OSTI Identifier:
1435099
Alternate Identifier(s):
OSTI ID: 1419982