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This content will become publicly available on September 1, 2025

Title: Search for bottom-type vectorlike quark pair production in dileptonic and fully hadronic final states in proton-proton collisions at s=13  TeV
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  more » « less
Award ID(s):
2121686
PAR ID:
10552269
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
American Physical Society
Date Published:
Journal Name:
Physical Review D
Volume:
110
Issue:
5
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. 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 of 138 fb 1 of proton-proton collisions at s = 13 TeV , 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 as 8.6 ( 4.6 ) × 10 6 . © 2024 CERN, for the CMS Collaboration2024CERN 
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  3. A search for pair production of scalar and vector leptoquarks (LQs) each decaying to a muon and a bottom quark is performed using proton-proton collision data collected at s = 13 TeV with the CMS detector at the CERN LHC, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb 1 . No excess above standard model expectation is observed. Scalar (vector) LQs with masses less than 1810 (2120) GeV are excluded at 95% confidence level, assuming a 100% branching fraction of the LQ decaying to a muon and a bottom quark. These limits represent the most stringent to date. © 2024 CERN, for the CMS Collaboration2024CERN 
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  4. A combination of fifteen top quark mass measurements performed by the ATLAS and CMS experiments at the LHC is presented. The datasets used correspond to an integrated luminosity of up to 5 and 20 fb 1 of proton-proton collisions at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV, respectively. The combination includes measurements in top quark pair events that exploit both the semileptonic and hadronic decays of the top quark, and a measurement using events enriched in single top quark production via the electroweak t channel. The combination accounts for the correlations between measurements and achieves an improvement in the total uncertainty of 31% relative to the most precise input measurement. The result is m t = 172.52 ± 0.14 ( stat ) ± 0.30 ( syst ) GeV , with a total uncertainty of 0.33 GeV. © 2024 CERN, for the CMS and ATLASs Collaboration2024CERN 
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  5. A search is presented for high-mass exclusive diphoton production via photon-photon fusion in proton-proton collisions at s = 13 TeV in events where both protons survive the interaction. The analysis utilizes data corresponding to an integrated luminosity of 103 fb 1 collected in 2016–2018 with the central CMS detector and the CMS and TOTEM precision proton spectrometer (PPS). Events that have two photons with high transverse momenta ( p T γ > 100 GeV ), back-to-back in azimuth, and with a large diphoton invariant mass ( m γ γ > 350 GeV ) are selected. To remove the dominant inclusive diphoton backgrounds, the kinematic properties of the protons detected in PPS are required to match those of the central diphoton system. Only events having opposite-side forward protons detected with a fractional momentum loss between 0.035 and 0.15 (0.18) for the detectors on the negative (positive) side of CMS are considered. One exclusive diphoton candidate is observed for an expected background of 1.1 events. Limits at 95% confidence level are derived for the four-photon anomalous coupling parameters | ζ 1 | < 0.073 TeV 4 and | ζ 2 | < 0.15 TeV 4 , using an effective field theory. Additionally, upper limits are placed on the production of axionlike particles with coupling strength to photons f 1 that varies from 0.03 TeV 1 to 1 TeV 1 over the mass range from 500 to 2000 GeV. © 2024 CERN, for the CMS and TOTEMs Collaboration2024CERN 
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