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Search for dark matter in events with a leptoquark and missing transverse momentum in proton-proton collisions at 13 TeV

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2018

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Report No.: CERN-EP-2018-278; CMS-EXO-17-015; arXiv:1811.10151

Abstract: A search is presented for dark matter in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of $\sqrt{s}=$ 13 TeV using events with at least one high transverse momentum ($p_\mathrm{T}$) muon, at least one high-$p_\mathrm{T}$ jet, and large missing transverse momentum. The data were collected with the CMS detector at the CERN LHC in 2016 and 2017, and correspond to an integrated luminosity of 77.4 fb$^{-1}$. In the examined scenario, a pair of scalar leptoquarks is assumed to be produced. One leptoquark decays to a muon and a jet while the other decays to dark matter and low-$p_\mathrm{T}$ standard model particles. The signature for signal events would be significant missing transverse momentum from the dark matter in conjunction with a peak at the leptoquark mass in the invariant mass distribution of the highest $p_\mathrm{T}$ muon and jet. The data are observed to be consistent with the background predicted by the standard model. For a first benchmark scenario, dark matter masses up to 430 GeV are excluded for leptoquark masses $M_\mathrm{LQ}\approx$ 1000 GeV, and up to 300 GeV for $M_\mathrm{LQ}\approx$ 1170 GeV. For a second benchmark scenario, dark matter masses up to around 480 GeV are excluded for $M_\mathrm{LQ}\approx$ 1100 GeV.

Keyword(s): transverse momentum: missing-energy ; dark matter: mass ; leptoquark: mass ; up: mass ; p p: scattering ; leptoquark: scalar ; leptoquark: decay ; transverse momentum: high ; muon ; benchmark ; CERN LHC Coll ; mass spectrum ; background ; signature ; CERN Lab ; CMS


Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF3-611) (POF3-611)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2018
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Physics letters / B 795, 76 - 99 () [10.1016/j.physletb.2019.05.046]  GO OpenAccess  Download fulltext Files  Download fulltextFulltext Download fulltextFulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS


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