Search for heavy charged long-lived particles in proton–proton collisions at √s = 13 TeV using an ionisation measurement with the ATLAS detector

Aaboud, M. et al. (2019) Search for heavy charged long-lived particles in proton–proton collisions at √s = 13 TeV using an ionisation measurement with the ATLAS detector. Physics Letters B, 788, pp. 96-116. (doi:10.1016/j.physletb.2018.10.055)

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Abstract

This Letter presents a search for heavy charged long-lived particles produced in proton–proton collisions at √s = 13 TeV at the LHC using a data sample corresponding to an integrated luminosity of 36.1 fb−1 collected by the ATLAS experiment in 2015 and 2016. These particles are expected to travel with a velocity significantly below the speed of light, and therefore have a specific ionisation higher than any high-momentum Standard Model particle of unit charge. The pixel subsystem of the ATLAS detector is used in this search to measure the ionisation energy loss of all reconstructed charged particles which traverse the pixel detector. Results are interpreted assuming the pair production of R-hadrons as composite colourless states of a long-lived gluino and Standard Model partons. No significant deviation from Standard Model background expectations is observed, and lifetime-dependent upper limits on R-hadron production cross-sections and gluino masses are set, assuming the gluino always decays to two quarks and a 100 GeV stable neutralino. R-hadrons with lifetimes above 1.0 ns are excluded at the 95% confidence level, with lower limits on the gluino mass ranging between 1290 GeV and 2060 GeV. In the case of stable R-hadrons, the lower limit on the gluino mass at the 95% confidence level is 1890 GeV.

Item Type:Articles
Status:Published
Refereed:Yes
Glasgow Author(s) Enlighten ID:Robson, Professor Aidan and Crawley, Samuel Joseph and Ferrando, Dr James and Cinca, Dr Diane and Blue, Dr Andrew and Boutle, Dr Sarah and Pollard, Dr Chris and Spiteri, Dwayne and Alshehri, Azzah Aziz B and Doyle, Professor Anthony and Zaripovas, Donatas and Gul, Dr Umar and Gray, Chloe and Bates, Dr Richard and Ferreira De Lima, Dr Danilo and Callea, Mr Giuseppe and Buckley, Dr Andy and Thompson, Dr Stan and O'Shea, Professor Val and Buzatu, Dr Adrian and Owen, Dr Mark and DUNCAN, ANNA and Bussey, Dr Peter and Fabbri, Ms Federica and Buttar, Professor Craig and Stewart, Dr Graeme and D'Auria, Dr Saverio and Wraight, Dr Kenneth and Britton, Professor David and BREADEN MADDEN, William Dmitri and FENTON, MICHAEL and Knue, Dr Andrea
Authors: Aaboud, M., Aad, G., Abbott, B., Abdinov, O., Abeloos, B., Abhayasinghe, D.K., Abidi, S.H., AbouZeid, O.S., Abraham, N.L., Abramowicz, H., Abreu, H., Abulaiti, Y., Acharya, B.S., Adachi, S., Adam, L., Adamczyk, L., Adelman, J., Adersberger, M., Adiguzel, A., Adye, T., Affolder, A.A., Afik, Y., Agheorghiesei, C., Aguilar-Saavedra, J.A., Ahmadov, F., Aielli, G., Akatsuka, S., Åkesson, T.P.A., Akilli, E., Akimov, A.V., Alberghi, G.L., Albert, J., Albicocco, P., Alconada Verzini, M.J., Alderweireldt, S., Aleksa, M., Aleksandrov, I.N., Alexa, C., Alexopoulos, T., Alhroob, M., Ali, B., Alimonti, G., Alison, J., Alkire, S.P., Allaire, C., Allbrooke, B.M.M., Allen, B.W., Allport, P.P., Aloisio, A., Alonso, A., Alonso, F., Alpigiani, C., Alshehri, A.A., Alstaty, M.I., Alvarez Gonzalez, B., Álvarez Piqueras, D., Alviggi, M.G., Amadio, B.T., Amaral Coutinho, Y., Ambler, A., Ambroz, L., Amelung, C., Amidei, D., Amor Dos Santos, S.P., Amoroso, S., Amrouche, C.S., Anastopoulos, C., Ancu, 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Ocariz, J., Ochi, A., Ochoa, I., Ochoa-Ricoux, J.P., O'Connor, K., Oda, S., Odaka, S., Oerdek, S., Oh, A., Oh, S.H., Ohm, C.C., Oide, H., Ojeda, M.L., Okawa, H., Okazaki, Y., Okumura, Y., Okuyama, T., Olariu, A., Oleiro Seabra, L.F., Olivares Pino, S.A., Oliveira Damazio, D., Oliver, J.L., Olsson, M.J.R., Olszewski, A., Olszowska, J., O'Neil, D.C., Onofre, A., Onogi, K., Onyisi, P.U.E., Oppen, H., Oreglia, M.J., Orellana, G.E., Oren, Y., Orestano, D., Orgill, E.C., Orlando, N., O'Rourke, A.A., Orr, R.S., Osculati, B., O'Shea, V., Ospanov, R., Otero y Garzon, G., Otono, H., Ouchrif, M., Ould-Saada, F., Ouraou, A., Ouyang, Q., Owen, M., Owen, R.E., Ozcan, V.E., Ozturk, N., Pacalt, J., Pacey, H.A., Pachal, K., Pacheco Pages, A., Pacheco Rodriguez, L., Padilla Aranda, C., Pagan Griso, S., Paganini, M., Palacino, G., Palazzo, S., Palestini, S., Palka, M., Pallin, D., Panagoulias, I., Pandini, C.E., Panduro Vazquez, J.G., Pani, P., Panizzo, G., Paolozzi, L., Papadopoulou, T.D., Papageorgiou, K., Paramonov, A., Paredes Hernandez, D., Paredes Saenz, S.R., Parida, B., Parker, A.J., Parker, K.A., Parker, M.A., Parodi, F., Parsons, J.A., Parzefall, U., Pascuzzi, V.R., Pasner, J.M.P., Pasqualucci, E., Passaggio, S., Pastore, F., Pasuwan, P., Pataraia, S., Pater, J.R., Pathak, A., Pauly, T., Pearson, B., Pedersen, M., Pedraza Diaz, L., Pedro, R., Peleganchuk, S.V., Penc, O., Peng, C., Peng, H., Peralva, B.S., Perego, M.M., Pereira Peixoto, A.P., Perepelitsa, D.V., Peri, F., Perini, L., Pernegger, H., Perrella, S., Peshekhonov, V.D., Peters, K., Peters, R.F.Y., Petersen, B.A., Petersen, T.C., Petit, E., Petridis, A., Petridou, C., Petroff, P., Petrov, M., Petrucci, F., Pettee, M., Pettersson, N.E., Peyaud, A., Pezoa, R., Pham, T., Phillips, F.H., Phillips, P.W., Phipps, M.W., Piacquadio, G., Pianori, E., Picazio, A., Pickering, M.A., Pickles, R.H., Piegaia, R., Pilcher, J.E., Pilkington, A.D., Pinamonti, M., Pinfold, J.L., Pitt, M., Pizzimento, L., Pleier, M.-A., Pleskot, V., Plotnikova, E., Pluth, D., Podberezko, P., Poettgen, R., Poggi, R., Poggioli, L., Pogrebnyak, I., Pohl, D., Pokharel, I., Polesello, G., Poley, A., Policicchio, A., Polifka, R., Polini, A., Pollard, C.S., Polychronakos, V., Ponomarenko, D., Pontecorvo, L., Popeneciu, G.A., Portillo Quintero, D.M., Pospisil, S., Potamianos, K., Potrap, I.N., Potter, C.J., Potti, H., Poulsen, T., Poveda, J., Powell, T.D., Pozo Astigarraga, M.E., Pralavorio, P., Prell, S., Price, D., Primavera, M., Prince, S., Proklova, N., Prokofiev, K., Prokoshin, F., Protopopescu, S., Proudfoot, J., Przybycien, M., Puri, A., Puzo, P., Qian, J., Qin, Y., Quadt, A., Queitsch-Maitland, M., Qureshi, A., Rados, P., Ragusa, F., Rahal, G., Raine, J.A., Rajagopalan, S., Ramirez Morales, A., Rashid, T., Raspopov, S., Ratti, M.G., Rauch, D.M., Rauscher, F., Rave, S., Ravina, B., Ravinovich, I., Rawling, J.H., Raymond, M., Read, A.L., Readioff, N.P., Reale, M., Rebuzzi, D.M., Redelbach, A., Redlinger, G., Reece, R., Reed, R.G., Reeves, K., Rehnisch, L., Reichert, J., Reikher, D., Reiss, A., Rembser, C., Ren, H., Rescigno, M., Resconi, S., Resseguie, E.D., Rettie, S., Reynolds, E., Rezanova, O.L., Reznicek, P., Ricci, E., Richter, R., Richter, S., Richter-Was, E., Ricken, O., Ridel, M., Rieck, P., Riegel, C.J., Rifki, O., Rijssenbeek, M., Rimoldi, A., Rimoldi, M., Rinaldi, L., Ripellino, G., Ristić, B., Ritsch, E., Riu, I., Rivera Vergara, J.C., Rizatdinova, F., Rizvi, E., Rizzi, C., Roberts, R.T., Robertson, S.H., Robinson, D., Robinson, J.E.M., Robson, A., Rocco, E., Roda, C., Rodina, Y., Rodriguez Bosca, S., Rodriguez Perez, A., Rodriguez Rodriguez, D., Rodríguez Vera, A.M., Roe, S., Rogan, C.S., Røhne, O., Röhrig, R., Roland, C.P.A., Roloff, J., Romaniouk, A., Romano, M., Rompotis, N., Ronzani, M., Roos, L., Rosati, S., Rosbach, K., Rose, P., Rosien, N.-A., Rosser, B.J., Rossi, E., Rossi, E., Rossi, E., Rossi, L.P., Rossini, L., Rosten, J.H.N., Rosten, R., Rotaru, M., Rothberg, J., Rousseau, D., Roy, D., Rozanov, A., Rozen, Y., Ruan, X., Rubbo, F., Rühr, F., Ruiz-Martinez, A., Rurikova, Z., Rusakovich, N.A., Russell, H.L., Rutherfoord, J.P., Rüttinger, E.M., Ryabov, Y.F., Rybar, M., Rybkin, G., Ryu, S., Ryzhov, A., Rzehorz, G.F., Sabatini, P., Sabato, G., Sacerdoti, S., Sadrozinski, H.F.-W., Sadykov, R., Safai Tehrani, F., Saha, P., Sahinsoy, M., Sahu, A., Saimpert, M., Saito, M., Saito, T., Sakamoto, H., Sakharov, A., Salamani, D., Salamanna, G., Salazar Loyola, J.E., Sales De Bruin, P.H., Salihagic, D., Salnikov, A., Salt, J., Salvatore, D., Salvatore, F., Salvucci, A., Salzburger, A., Samarati, J., Sammel, D., Sampsonidis, D., Sampsonidou, D., Sánchez, J., Sanchez Pineda, A., Sandaker, H., Sander, C.O., Sandhoff, M., Sandoval, C., Sankey, D.P.C., Sannino, M., Sano, Y., Sansoni, A., Santoni, C., Santos, H., Santoyo Castillo, I., Santra, A., Sapronov, A., Saraiva, J.G., Sasaki, O., Sato, K., Sauvan, E., Savard, P., Savic, N., Sawada, R., Sawyer, C., Sawyer, L., Sbarra, C., Sbrizzi, 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Smirnov, Y., Smirnova, L.N., Smirnova, O., Smith, J.W., Smith, M.N.K., Smizanska, M., Smolek, K., Smykiewicz, A., Snesarev, A.A., Snyder, I.M., Snyder, S., Sobie, R., Soffa, A.M., Soffer, A., Søgaard, A., Soh, D.A., Sokhrannyi, G., Solans Sanchez, C.A., Solar, M., Soldatov, E.Y., Soldevila, U., Solodkov, A.A., Soloshenko, A., Solovyanov, O.V., Solovyev, V., Sommer, P., Son, H., Song, W., Song, W.Y., Sopczak, A., Sopkova, F., Sotiropoulou, C.L., Sottocornola, S., Soualah, R., Soukharev, A.M., South, D., Sowden, B.C., Spagnolo, S., Spalla, M., Spangenberg, M., Spanò, F., Sperlich, D., Spettel, F., Spieker, T.M., Spighi, R., Spigo, G., Spiller, L.A., Spiteri, D.P., Spousta, M., Stabile, A., Stamen, R., Stamm, S., Stanecka, E., Stanek, R.W., Stanescu, C., Stanislaus, B., Stanitzki, M.M., Stapf, B., Stapnes, S., Starchenko, E.A., Stark, G.H., Stark, J., Stark, S.H., Staroba, P., Starovoitov, P., Stärz, S., Staszewski, R., Stegler, M., Steinberg, P., Stelzer, B., Stelzer, H.J., Stelzer-Chilton, O., Stenzel, H., Stevenson, T.J., Stewart, G.A., Stockton, M.C., Stoicea, G., Stolte, P., Stonjek, S., Straessner, A., Strandberg, J., Strandberg, S., Strauss, M., Strizenec, P., Ströhmer, R., Strom, D.M., Stroynowski, R., Strubig, A., Stucci, S.A., Stugu, B., Stupak, J., Styles, N.A., Su, D., Su, J., Suchek, S., Sugaya, Y., Suk, M., Sulin, V.V., Sullivan, M.J., Sultan, D.M.S., Sultansoy, S., Sumida, T., Sun, S., Sun, X., Suruliz, K., Suster, C.J.E., Sutton, M.R., Suzuki, S., Svatos, M., Swiatlowski, M., Swift, S.P., Sydorenko, A., Sykora, I., Sykora, T., Ta, D., Tackmann, K., Taenzer, J., Taffard, A., Tafirout, R., Tahirovic, E., Taiblum, N., Takai, H., Takashima, R., Takasugi, E.H., Takeda, K., Takeshita, T., Takubo, Y., Talby, M., Talyshev, A.A., Tanaka, J., Tanaka, M., Tanaka, R., Tannenwald, B.B., Tapia Araya, S., Tapprogge, S., Tarek Abouelfadl Mohamed, A., Tarem, S., Tarna, G., Tartarelli, G.F., Tas, P., Tasevsky, M., Tashiro, T., Tassi, E., Tavares Delgado, A., Tayalati, Y., Taylor, A.C., Taylor, A.J., Taylor, G.N., Taylor, P.T.E., Taylor, W., Tee, A.S., Teixeira-Dias, P., Ten Kate, H., Teng, P.K., Teoh, J.J., Terada, S., Terashi, K., Terron, J., Terzo, S., Testa, M., Teuscher, R.J., Thais, S.J., Theveneaux-Pelzer, T., Thiele, F., Thomas, D.W., Thomas, J.P., Thompson, A.S., Thompson, P.D., Thomsen, L.A., Thomson, E., Tian, Y., Ticse Torres, R.E., Tikhomirov, V.O., Tikhonov, Y.A., Timoshenko, S., Tipton, P., Tisserant, S., Todome, K., Todorova-Nova, S., Todt, S., Tojo, J., Tokár, S., Tokushuku, K., Tolley, E., Tomiwa, K.G., Tomoto, M., Tompkins, L., Toms, K., Tong, B., Tornambe, P., Torrence, E., Torres, H., Torró Pastor, E., Tosciri, C., Toth, J., Touchard, F., Tovey, D.R., Treado, C.J., Trefzger, T., Tresoldi, F., Tricoli, A., Trigger, I.M., Trincaz-Duvoid, S., Tripiana, M.F., Trischuk, W., Trocmé, B., Trofymov, A., Troncon, C., Trovatelli, M., Trovato, F., Truong, L., Trzebinski, M., Trzupek, A., Tsai, F., Tseng, J.C.-L., Tsiareshka, P.V., Tsirigotis, A., Tsirintanis, N., Tsiskaridze, V., Tskhadadze, E.G., Tsukerman, I.I., Tsulaia, V., Tsuno, S., Tsybychev, D., Tu, Y., Tudorache, A., Tudorache, V., Tulbure, T.T., Tuna, A.N., Turchikhin, S., Turgeman, D., Turk Cakir, I., Turra, R., Tuts, P.M., Tzovara, E., Ucchielli, G., Ueda, I., Ughetto, M., Ukegawa, F., Unal, G., Undrus, A., Unel, G., Ungaro, F.C., Unno, Y., Uno, K., Urban, J., Urquijo, P., Urrejola, P., Usai, G., Usui, J., Vacavant, L., Vacek, V., Vachon, B., Vadla, K.O.H., Vaidya, A., Valderanis, C., Valdes Santurio, E., Valente, M., Valentinetti, S., Valero, A., Valéry, L., Vallance, R.A., Vallier, A., Valls Ferrer, J.A., Van Daalen, T.R., Van der Graaf, H., Van Gemmeren, P., Van Nieuwkoop, J., Van Vulpen, I., Vanadia, M., Vandelli, W., Vaniachine, A., Vankov, P., Vari, R., Varnes, E.W., Varni, C., Varol, T., Varouchas, D., Varvell, K.E., Vasquez, G.A., Vasquez, J.G., Vazeille, F., Vazquez Furelos, D., Vazquez Schroeder, T., Veatch, J., Vecchio, V., Veloce, L.M., 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Wang, R., Wang, S.M., Wang, W.T., Wang, W., Wang, W.X., Wang, Y., Wang, Z., Wanotayaroj, C., Warburton, A., Ward, C.P., Wardrope, D.R., Washbrook, A., Watkins, P.M., Watson, A.T., Watson, M.F., Watts, G., Watts, S., Waugh, B.M., Webb, A.F., Webb, S., Weber, C., Weber, M.S., Weber, S.A., Weber, S.M., Weidberg, A.R., Weinert, B., Weingarten, J., Weirich, M., Weiser, C., Wells, P.S., Wenaus, T., Wengler, T., Wenig, S., Wermes, N., Werner, M.D., Werner, P., Wessels, M., Weston, T.D., Whalen, K., Whallon, N.L., Wharton, A.M., White, A.S., White, A., White, M.J., White, R., Whiteson, D., Whitmore, B.W., Wickens, F.J., Wiedenmann, W., Wielers, M., Wiglesworth, C., Wiik-Fuchs, L.A.M., Wilk, F., Wilkens, H.G., Wilkins, L.J., Williams, H.H., Williams, S., Willis, C., Willocq, S., Wilson, J.A., Wingerter-Seez, I., Winkels, E., Winklmeier, F., Winston, O.J., Winter, B.T., Wittgen, M., Wobisch, M., Wolf, A., Wolf, T.M.H., Wolff, R., Wolter, M.W., Wolters, H., Wong, V.W.S., Woods, N.L., Worm, S.D., 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X., Zhang, Y., Zhang, Z., Zhao, P., Zhao, X., Zhao, Y., Zhao, Z., Zhemchugov, A., Zheng, Z., Zhong, D., Zhou, B., Zhou, C., Zhou, L., Zhou, M.S., Zhou, M., Zhou, N., Zhou, Y., Zhu, C.G., Zhu, H.L., Zhu, H., Zhu, J., Zhu, Y., Zhuang, X., Zhukov, K., Zhulanov, V., Zibell, A., Zieminska, D., Zimine, N.I., Zimmermann, S., Zinonos, Z., Zinser, M., Ziolkowski, M., Zobernig, G., Zoccoli, A., Zoch, K., Zorbas, T.G., Zou, R., Zur Nedden, M., and Zwalinski, L.
College/School:College of Science and Engineering > School of Physics and Astronomy
Journal Name:Physics Letters B
Publisher:Elsevier
ISSN:0370-2693
ISSN (Online):1873-2445
Published Online:01 November 2018
Copyright Holders:Copyright © 2018 The Authors
First Published:First published in Physics Letters B 788: 96-116
Publisher Policy:Reproduced under a Creative Commons License

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