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Search for pair production of higgsinos in events with two Higgs bosons and missing transverse momentum in $\sqrt{s}=13$ TeV $pp$ collisions at the ATLAS experiment

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2024

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Report No.: CERN-EP-2023-278; arXiv:2401.14922

Abstract: This paper presents a search for pair production of higgsinos, the supersymmetric partners of the Higgs bosons, in scenarios with gauge-mediated supersymmetry breaking. Each higgsino is assumed to decay into a Higgs boson and a nearly massless gravitino. The search targets events where each Higgs boson decays into $b\bar{b}$, leading to a reconstructed final state with at least three energetic $b$-jets and missing transverse momentum. Two complementary analysis channels are used, with each channel specifically targeting either low or high values of the higgsino mass. The low-mass (high-mass) channel exploits 126 (139) fb$^{-1}$ of $\sqrt{s}=13$ TeV data collected by the ATLAS detector during Run 2 of the Large Hadron Collider. No significant excess above the Standard Model prediction is found. At 95% confidence level, masses between 130 GeV and 940 GeV are excluded for higgsinos decaying exclusively into Higgs bosons and gravitinos. Exclusion limits as a function of the higgsino decay branching ratio to a Higgs boson are also reported.

Keyword(s): transverse momentum, missing-energy ; gravitino, massless ; supersymmetry, symmetry breaking ; p p, scattering ; Higgs particle, decay ; pair production ; gravitation ; GeV ; ATLAS ; TeV ; branching ratio ; CERN LHC Coll


Note: 51 pages in total, author list starting page 36, 9 figures, 6 tables, submitted to PRD. All figures including auxiliary figures are available at http://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/SUSY-2020-16 Deutsche Forschungsgemeinschaft (Grant No. DFG—CR 312/5-1)

Contributing Institute(s):
  1. LHC/ATLAS Experiment (ATLAS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. DFG project 469666862 - Präzisionstests des Standardmodells unter der Verwendung von geboosteten W/Z-Bosonen am Large Hadron Collider (469666862) (469666862)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

Appears in the scientific report 2024
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