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This content will become publicly available on June 1, 2025

Title: Search for pair production of higgsinos in events with two Higgs bosons and missing transverse momentum in s=13  TeV pp collisions at the ATLAS experiment
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 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 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. © 2024 CERN, for the ATLAS Collaboration2024CERN  more » « less
Award ID(s):
2310094 2013010
PAR ID:
10534033
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Physical Review D
Date Published:
Journal Name:
Physical Review D
Volume:
109
Issue:
11
ISSN:
2470-0010
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. A search for the nonresonant production of Higgs boson pairs in the H H b b ¯ τ + τ channel is performed using 140 fb 1 of proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV recorded by the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider. The analysis strategy is optimized to probe anomalous values of the Higgs boson self-coupling modifier κ λ and of the quartic H H V V ( V = W , Z ) coupling modifier κ 2 V . No significant excess above the expected background from Standard Model processes is observed. An observed (expected) upper limit μ H H < 5.9 ( 3.3 ) is set at 95% confidence-level on the Higgs boson pair production cross section normalized to its Standard Model prediction. The coupling modifiers are constrained to an observed (expected) 95% confidence interval of 3.1 < κ λ < 9.0 ( 2.5 < κ λ < 9.3 ) and 0.5 < κ 2 V < 2.7 ( 0.2 < κ 2 V < 2.4 ), assuming all other Higgs boson couplings are fixed to the Standard Model prediction. The results are also interpreted in the context of effective field theories via constraints on anomalous Higgs boson couplings and Higgs boson pair production cross sections assuming different kinematic benchmark scenarios. © 2024 CERN, for the ATLAS Collaboration2024CERN 
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  2. Differential cross sections are measured for the standard model Higgs boson produced in association with vector bosons ( W , Z ) and decaying to a pair of b quarks. Measurements are performed within the framework of the simplified template cross sections. The analysis relies on the leptonic decays of the W and Z bosons, resulting in final states with 0, 1, or 2 electrons or muons. The Higgs boson candidates are either reconstructed from pairs of resolved b -tagged jets, or from single large-radius jets containing the particles arising from two b quarks. Proton-proton collision data at s = 13 TeV , collected by the CMS experiment in 2016–2018 and corresponding to a total integrated luminosity of 138 fb 1 , are analyzed. The inclusive signal strength, defined as the product of the observed production cross section and branching fraction relative to the standard model expectation, combining all analysis categories, is found to be μ = 1.1 5 0.20 + 0.22 . This corresponds to an observed (expected) significance of 6.3 (5.6) standard deviations. © 2024 CERN, for the CMS Collaboration2024CERN 
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  3. A search is described for the production of a pair of bottom-type vectorlike quarks ( B VLQs) with mass greater than 1000 GeV. Each B VLQ decays into a b quark and a Higgs boson, a b quark and a Z boson, or a t quark and a W boson. This analysis considers both fully hadronic final states and those containing a charged lepton pair from a Z boson decay. The products of the H b b boson decay and of the hadronic Z or W boson decays can be resolved as two distinct jets or merged into a single jet, so the final states are classified by the number of reconstructed jets. The analysis uses data corresponding to an integrated luminosity of 138 fb 1 collected in proton-proton collisions at s = 13 TeV with the CMS detector at the LHC from 2016 to 2018. No excess over the expected background is observed. Lower limits are set on the B VLQ mass at the 95% confidence level. These depend on the B VLQ branching fractions and are 1570 and 1540 GeV for 100% B b H and 100% B b Z , respectively. In most cases, the mass limits obtained exceed previous limits by at least 100 GeV. © 2024 CERN, for the CMS Collaboration2024CERN 
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  4. A search for long-lived particles (LLPs) decaying in the CMS muon detectors is presented. A data sample of proton-proton collisions at s = 13 TeV corresponding to an integrated luminosity of 138 fb 1 , recorded at the LHC in 2016–2018, is used. The decays of LLPs are reconstructed as high multiplicity clusters of hits in the muon detectors. In the context of twin Higgs models, the search is sensitive to LLP masses from 0.4 to 55 GeV and a broad range of LLP decay modes, including decays to hadrons, τ leptons, electrons, or photons. No excess of events above the standard model background is observed. The most stringent limits to date from LHC data are set on the branching fraction of the Higgs boson decay to a pair of LLPs with masses below 10 GeV. This search also provides the best limits for various intervals of LLP proper decay length and mass. Finally, this search sets the first limits at the LHC on a dark quantum chromodynamic sector whose particles couple to the Higgs boson through gluon, Higgs boson, photon, vector, and dark-photon portals, and is sensitive to branching fractions of the Higgs boson to dark quarks as low as 2 × 10 3 . © 2024 CERN, for the CMS Collaboration2024CERN 
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  5. The first search for the Z boson decay to τ τ μ μ at the CERN LHC is presented, based on data collected by the CMS experiment at the LHC in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV and corresponding to an integrated luminosity of 138 fb 1 . The data are compatible with the predicted background. For the first time, an upper limit at the 95% confidence level of 6.9 times the standard model expectation is placed on the ratio of the Z τ τ μ μ to Z 4 μ branching fractions. Limits are also placed on the six flavor-conserving four-lepton effective-field-theory operators involving two muons and two tau leptons, for the first time testing all such operators. © 2024 CERN, for the CMS Collaboration2024CERN 
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