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Title: Search for supersymmetry in final states with a single electron or muon using angular correlations and heavy-object identification in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
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A search for supersymmetry is presented in events with a single charged lepton, electron or muon, and multiple hadronic jets. The data correspond to an integrated luminosity of 138 fb–1 of proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV, recorded by the CMS experiment at the CERN LHC. The search targets gluino pair production, where the gluinos decay into final states with the lightest supersymmetric particle (LSP) and either a top quark-antiquark ($$\text{t}\bar{\text{t}}$$ pair, or a light-flavor quark-antiquark ($$\text{q}\bar{\text{q}}$$ pair and a virtual or on-shell W boson. The main backgrounds, $$\text{t}\bar{\text{t}}$$ pair and W+jets production, are suppressed by requirements on the azimuthal angle between the momenta of the lepton and of its reconstructed parent W boson candidate, and by top quark and W boson identification based on a machine-learning technique. The number of observed events is consistent with the expectations from standard model processes. Limits are evaluated on supersymmetric particle masses in the context of two simplified models of gluino pair production. Exclusions for gluino masses reach up to 2120 (2050) GeV at 95% confidence level for a model with gluino decay to a $$\text{t}\bar{\text{t}}$$ pair (a $$\text{q}\bar{\text{q}}$$ pair and a W boson) and the LSP. For the same models, limits on the mass of the LSP reach up to 1250 (1070) GeV.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359
OSTI ID:
2217176
Report Number(s):
CMS-SUS-21-007; CERN-EP-2022-169; FERMILAB-PUB--23-703-CMS; arXiv:2211.08476; oai:inspirehep.net:2182749
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Journal Name: Journal of High Energy Physics (Online) Journal Issue: 9 Vol. 2023; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer NatureCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (66)

Search for supersymmetry in final states with a single electron or muon using angular correlations and heavy-object identification in proton-proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV collection January 2023
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W+W−, WZ and ZZ production in the POWHEG BOX journal November 2011
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Model-independent jets plus missing energy searches journal January 2009
Simplified models for a first characterization of new physics at the LHC journal April 2009
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Higgs boson production in association with top quarks in the POWHEG BOX journal May 2015
Threshold Resummation for Squark-Antisquark and Gluino-Pair Production at the LHC journal March 2009
Percent-Level-Precision Physics at the Tevatron: Next-to-Next-to-Leading Order QCD Corrections to q q ¯ → t t ¯ + X journal September 2012
Total Top-Quark Pair-Production Cross Section at Hadron Colliders Through O ( α S 4 ) journal June 2013
W + W − Production at Hadron Colliders in Next to Next to Leading Order QCD journal November 2014
Single-top Wt-channel production matched with parton showers using the POWHEG method journal February 2011
Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal February 2011
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
$$W^+W^-$$ W + W - , $$WZ$$ W Z and $$ZZ$$ Z Z production in the POWHEG-BOX-V2 journal January 2014
Squark and gluino production cross sections in $$pp$$ p p collisions at $$\sqrt{s} = 13, 14, 33$$ s = 13 , 14 , 33 and $$100$$ 100 TeV journal December 2014
A multi-threaded version of MCFM journal June 2015
Parton distributions from high-precision collider data: NNPDF Collaboration journal October 2017
A Supersymmetry Primer book April 2010
Search for supersymmetry in final states with a single electron or muon using angular correlations and heavy-object identification in proton-proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV collection January 2023
Search for supersymmetry in the multijet and missing transverse momentum final state in pp collisions at 13 TeV [Supplemental Data] dataset July 2016
Search for supersymmetry in multijet events with missing transverse momentum in proton-proton collisions at 13 TeV collection January 2018
Search for supersymmetry in proton-proton collisions at 13 TeV in final states with jets and missing transverse momentum collection January 2020