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Title: Search for dark matter particles in W+W− events with transverse momentum imbalance in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV
A<sc>bstract</sc>

A search for dark matter particles is performed using events with a pair of W bosons and large missing transverse momentum. Candidate events are selected by requiring one or two leptons (= electrons or muons). The analysis is based on proton-proton collision data collected at a center-of-mass energy of 13 TeV by the CMS experiment at the LHC and corresponding to an integrated luminosity of 138 fb1. No significant excess over the expected standard model background is observed in theℓνqq and 22νfinal states of the W+Wboson pair. Limits are set on dark matter production in the context of a simplified dark Higgs model, with a dark Higgs boson mass above the W+Wmass threshold. The dark matter phase space is probed in the mass range 100–300 GeV, extending the scope of previous searches. Current exclusion limits are improved in the range of dark Higgs masses from 160 to 250 GeV, for a dark matter mass of 200 GeV.

 
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Award ID(s):
2121686
PAR ID:
10549591
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Springer
Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2024
Issue:
3
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  5. Particle collisions at the energy frontier can probe the nature of invisible dark matter via production in association with recoiling visible objects. We propose a new potential production mode, in which dark matter is produced by the decay of a heavy dark Higgs boson radiated from a heavyW′ boson. In such a model, motivated by left-right symmetric theories, dark matter would not be pair produced in association with other recoiling objects due to its lack of direct coupling to quarks or gluons. We study the hadronic decay mode viaW′ →tband estimate the LHC exclusion sensitivity at 95% confidence level to be 102− 105fb forW′ boson masses between 250 and 1750 GeV. 
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