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Title: Measurement of simplified template cross sections of the Higgs boson produced in association with W or Z bosons in the H→bb¯ decay channel in proton-proton collisions at s=13  TeV
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  more » « less
Award ID(s):
2121686
PAR ID:
10549595
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
American Physical Society
Date Published:
Journal Name:
Physical Review D
Volume:
109
Issue:
9
ISSN:
2470-0010
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. 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 
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  2. The associated production of Higgs and W bosons via vector-boson fusion is highly sensitive to the relative sign of the Higgs boson couplings to W and Z bosons. In this Letter, two searches for this process are presented, using 140 fb 1 of proton-proton collision data at s = 13 TeV recorded by the ATLAS detector at the LHC. The first search targets scenarios with opposite-sign couplings of the W and Z bosons to the Higgs boson, while the second targets standard model-like scenarios with same-sign couplings. Both analyses consider Higgs boson decays into a pair of b quarks and W boson decays with an electron or muon. The data exclude the opposite-sign coupling hypothesis with a significance beyond 5 σ , and the observed (expected) upper limit set on the cross section for vector-boson fusion W H production is 9.0 (8.7) times the standard model value at 95% confidence level. © 2024 CERN, for the ATLAS Collaboration2024CERN 
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  3. 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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  4. A combination of searches for a new resonance decaying into a Higgs boson pair is presented, using up to 139 fb 1 of p p collision data at s = 13 TeV recorded with the ATLAS detector at the LHC. The combination includes searches performed in three decay channels: b b ¯ b b ¯ , b b ¯ τ + τ , and b b ¯ γ γ . No excess above the expected Standard Model background is observed and upper limits are set at the 95% confidence level on the production cross section of Higgs boson pairs originating from the decay of a narrow scalar resonance with mass in the range 251 GeV–5 TeV. The observed (expected) limits are in the range 0.96–600 fb (1.2–390 fb). The limits are interpreted in the type-I two-Higgs-doublet model and the minimal supersymmetric standard model, and constrain parameter space not previously excluded by other searches. © 2024 CERN, for the ATLAS Collaboration2024CERN 
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  5. PRD (Ed.)
    A search for heavy neutral gauge bosons ( Z ) decaying into a pair of tau leptons is performed in proton-proton collisions at s = 13 TeV at the CERN LHC. The data were collected with the CMS detector and correspond to an integrated luminosity of 138 fb 1 . The observations are found to be in agreement with the expectation from standard model processes. Limits at 95% confidence level are set on the product of the Z production cross section and its branching fraction to tau lepton pairs for a range of Z boson masses. For a narrow resonance in the sequential standard model scenario, a Z boson with a mass below 3.5 TeV is excluded. This is the most stringent limit to date from this type of search. © 2025 CERN, for the CMS Collaboration2025CERN 
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