Journal Article PUBDB-2024-05840

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A search for top-squark pair production, in final states containing a top quark, a charm quark and missing transverse momentum, using the 139 fb$^{−1}$ of pp collision data collected by the ATLAS detector

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2024
SISSA [Trieste]

Journal of high energy physics 2024(7), 250 () [10.1007/JHEP07(2024)250]
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Report No.: CERN-EP-2023-262; arXiv:2402.12137

Abstract: This paper presents a search for top-squark pair production in final states with a top quark, a charm quark and missing transverse momentum. The data were collected with the ATLAS detector during LHC Run 2 and correspond to an integrated luminosity of 139 fb$^{−1}$ of proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of $ \sqrt{s} $ = 13 TeV. The analysis is motivated by an extended Minimal Supersymmetric Standard Model featuring a non-minimal flavour violation in the second- and third-generation squark sector. The top squark in this model has two possible decay modes, either $ {\tilde{t}}_1\to c{\overset{\sim }{\chi}}_1^0 $ or $ {\tilde{t}}_1\to t{\overset{\sim }{\chi}}_1^0 $, where the $ {\overset{\sim }{\chi}}_1^0 $ is undetected. The analysis is optimised assuming that both of the decay modes are equally probable, leading to the most likely final state of $ tc+{E}_T^{\textrm{miss}} $. Good agreement is found between the Standard Model expectation and the data in the search regions. Exclusion limits at 95% CL are obtained in the $ m\left({\tilde{t}}_1\right) $ vs. $ m\left({\overset{\sim }{\chi}}_1^0\right) $ plane and, in addition, limits on the branching ratio of the $ {\tilde{t}}_1\to t{\overset{\sim }{\chi}}_1^0 $ decay as a function of m($ {\tilde{t}}_1 $) are also produced. Top-squark masses of up to 800 GeV are excluded for scenarios with light neutralinos, and top-squark masses up to 600 GeV are excluded in scenarios where the neutralino and the top squark are almost mass degenerate.[graphic not available: see fulltext]

Keyword(s): p p: colliding beams ; transverse momentum: missing-energy ; p p: scattering ; flavor: violation ; family: 3 ; squark: pair production ; stop: pair production ; neutralino: mass: lower limit ; stop: decay modes ; supersymmetry: parameter space ; ATLAS ; charm: particle identification ; stop: branching ratio: upper limit ; mass dependence ; minimal supersymmetric standard model ; CERN LHC Coll ; nonminimal ; stop: mass: lower limit ; experimental results ; 13000 GeV-cms ; Beyond Standard Model ; Hadron-Hadron Scattering ; Supersymmetry

Classification:

Note: 48 pages in total, author list starting page 31, 10 figures, 5 tables, published on Journal of High Energy Physics. All figures including auxiliary figures are available at https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/SUSY-2019-23/ (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)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

Appears in the scientific report 2024
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