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Search for dark matter produced in association with a single top quark in $\sqrt{s}=13$ TeV $pp$ collisions with the ATLAS detector

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2020

1-53 () [10.3204/PUBDB-2020-05212]  GO

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Report No.: CERN-EP-2020-184; arXiv:2011.09308

Abstract: This paper presents a search for dark matter in the context of a two-Higgs-doublet model together with an additional pseudoscalar mediator, $a$, which decays into the dark-matter particles. Processes where the pseudoscalar mediator is produced in association with a single top quark in the 2HDM+$a$ model are explored for the first time at the LHC. Several final states which include either one or two charged leptons (electrons or muons) and a significant amount of missing transverse momentum are considered. The analysis is based on proton-proton collision data collected with the ATLAS experiment at $\sqrt{s} = 13$ TeV during LHC Run2 (2015-2018), corresponding to an integrated luminosity of 139 fb$^{-1}$. No significant excess above the Standard Model predictions is found. The results are expressed as 95% confidence-level limits on the parameters of the signal models considered.

Keyword(s): p p: scattering ; p p: colliding beams ; transverse momentum: missing-energy ; top: single production ; dark matter: associated production ; Higgs particle: doublet ; CERN LHC Coll ; pseudoscalar ; mediation ; ATLAS ; electron ; final state: ((n)jet lepton) ; final state: ((n)jet dilepton) ; muon ; statistical analysis ; channel cross section: upper limit ; experimental results ; 13000 GeV-cms


Note: 53 pages in total, author list starting page 37, 15 figures, 9 tables, submitted to Eur. Phys. J. C. All figures including auxiliary figures are available at https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/EXOT-2018-43/

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 2020
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