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This content will become publicly available on July 1, 2025

Title: Search for long-lived heavy neutral leptons decaying in the CMS muon detectors in proton-proton collisions at s=13  TeV

A search for heavy neutral leptons (HNLs) decaying in the CMS muon system is presented. A data sample is used corresponding to an integrated luminosity of138fb1of proton-proton collisions ats=13TeV, recorded at the CERN LHC in 2016–2018. Decay products of long-lived HNLs could interact with the shielding materials in the CMS muon system and create hadronic and electromagnetic showers detected in the muon chambers. This distinctive signature provides a unique handle to search for HNLs with masses below 4 GeV and proper decay lengths of the order of meters. The signature is sensitive to HNL couplings to all three generations of leptons. Candidate events are required to contain a prompt electron or muon originating from a vertex on the beam axis and a displaced shower in the muon chambers. No significant deviations from the standard model background expectation are observed. In the electron (muon) channel, the most stringent limits to date are set for HNLs in the mass range of 2.1–3.0 (1.9–3.3) GeV, reaching mixing matrix element squared values as low as8.6(4.6)×106.

© 2024 CERN, for the CMS Collaboration2024CERN 
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Award ID(s):
2209557 2209553
NSF-PAR ID:
10530157
Author(s) / Creator(s):
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