Report/Journal Article PUBDB-2019-03132

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Search for the Production of a Long-Lived Neutral Particle Decaying within the ATLAS Hadronic Calorimeter in Association with a $Z$ Boson from $pp$ Collisions at $\sqrt{s} =$ 13 TeV

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2019
APS College Park, Md.

Physical review letters 122(15), 151801 () [10.1103/PhysRevLett.122.151801]
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Report No.: CERN-EP-2018-275; arXiv:1811.02542

Abstract: This Letter presents a search for the production of a long-lived neutral particle (Zd) decaying within the ATLAS hadronic calorimeter, in association with a standard model (SM) Z boson produced via an intermediate scalar boson, where Z→ℓ+ℓ- (ℓ=e, μ). The data used were collected by the ATLAS detector during 2015 and 2016 pp collisions with a center-of-mass energy of s=13  TeV at the Large Hadron Collider and correspond to an integrated luminosity of 36.1±0.8  fb-1. No significant excess of events is observed above the expected background. Limits on the production cross section of the scalar boson times its decay branching fraction into the long-lived neutral particle are derived as a function of the mass of the intermediate scalar boson, the mass of the long-lived neutral particle, and its cτ from a few centimeters to one hundred meters. In the case that the intermediate scalar boson is the SM Higgs boson, its decay branching fraction to a long-lived neutral particle with a cτ approximately between 0.1 and 7 m is excluded with a 95% confidence level up to 10% for mZd between 5 and 15 GeV.

Keyword(s): p p: colliding beams ; neutral particle: long-lived ; Z0: associated production ; Z0: leptonic decay ; electron: pair production ; muon: pair production ; boson: scalar ; calorimeter: hadronic ; p p: scattering ; cross section: scalar ; ATLAS ; channel cross section: branching ratio: upper limit ; mass dependence ; Higgs particle: branching ratio: upper limit ; CERN LHC Coll ; background ; experimental results ; 13000 GeV-cms

Classification:

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

Appears in the scientific report 2019
Database coverage:
Medline ; SCOAP3 OpenAccess ; OpenAccess ; Clarivate Analytics Master Journal List ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; Ebsco Academic Search ; IF >= 5 ; JCR ; NCBI Molecular Biology Database ; NationallizenzNationallizenz ; SCOPUS ; Science Citation Index ; Science Citation Index Expanded ; Web of Science Core Collection
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