skip to main content
US FlagAn official website of the United States government
dot gov icon
Official websites use .gov
A .gov website belongs to an official government organization in the United States.
https lock icon
Secure .gov websites use HTTPS
A lock ( lock ) or https:// means you've safely connected to the .gov website. Share sensitive information only on official, secure websites.

Explore Research Products in the PAR
It may take a few hours for recently added research products to appear in PAR search results.


  • NSF Public Access
  • Search Results
  • Search for long-lived heavy neutral leptons in proton-proton collision events with a lepton-jet pair associated with a secondary vertex at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV

This content will become publicly available on February 1, 2026

Title: Search for long-lived heavy neutral leptons in proton-proton collision events with a lepton-jet pair associated with a secondary vertex at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV
A<sc>bstract</sc> A search for long-lived heavy neutral leptons (HNLs) using proton-proton collision data corresponding to an integrated luminosity of 138 fb−1collected at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV with the CMS detector at the CERN LHC is presented. Events are selected with a charged lepton originating from the primary vertex associated with the proton-proton interaction, as well as a second charged lepton and a hadronic jet associated with a secondary vertex that corresponds to the semileptonic decay of a long-lived HNL. No excess of events above the standard model expectation is observed. Exclusion limits at 95% confidence level are evaluated for HNLs that mix with electron and/or muon neutrinos. Limits are presented in the mass range of 1–16.5 GeV, with excluded square mixing parameter values reaching as low as 2 × 10−7. For masses above 11 GeV, the presented limits exceed all previous results in the semileptonic decay channel, and for some of the considered scenarios are the strongest to date.  more » « less
Award ID(s):
2121686
PAR ID:
10635302
Author(s) / Creator(s):
; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; more » ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; « less
Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Springer
Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2025
Issue:
2
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
More Like this
  1. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> A search for heavy neutral leptons (HNLs) of Majorana or Dirac type using proton-proton collision data at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV is presented. The data were collected by the CMS experiment at the CERN LHC and correspond to an integrated luminosity of 138 fb−1. Events with three charged leptons (electrons, muons, and hadronically decaying tau leptons) are selected, corresponding to HNL production in association with a charged lepton and decay of the HNL to two charged leptons and a standard model (SM) neutrino. The search is performed for HNL masses between 10 GeV and 1.5 TeV. No evidence for an HNL signal is observed in data. Upper limits at 95% confidence level are found for the squared coupling strength of the HNL to SM neutrinos, considering exclusive coupling of the HNL to a single SM neutrino generation, for both Majorana and Dirac HNLs. The limits exceed previously achieved experimental constraints for a wide range of HNL masses, and the limits on tau neutrino coupling scenarios with HNL masses above the W boson mass are presented for the first time. 
    more » « less
  2. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> An inclusive search for long-lived exotic particles (LLPs) decaying to final states with a pair of muons is presented. The search uses data corresponding to an integrated luminosity of 36.6 fb−1collected by the CMS experiment from the proton-proton collisions at$$ \sqrt{s} $$ s = 13.6 TeV in 2022, the first year of Run 3 of the CERN LHC. The experimental signature is a pair of oppositely charged muons originating from a secondary vertex spatially separated from the proton-proton interaction point by distances ranging from several hundredμm to several meters. The sensitivity of the search benefits from new triggers for displaced dimuons developed for Run 3. The results are interpreted in the framework of the hidden Abelian Higgs model, in which the Higgs boson decays to a pair of long-lived dark photons, and of anR-parity violating supersymmetry model, in which long-lived neutralinos decay to a pair of muons and a neutrino. The limits set on these models are the most stringent to date in wide regions of lifetimes for LLPs with masses larger than 10 GeV. 
    more » « less
  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> A search for supersymmetry is presented in events with a single charged lepton, electron or muon, and multiple hadronic jets. The data correspond to an integrated luminosity of 138 fb−1of proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV, recorded by the CMS experiment at the CERN LHC. The search targets gluino pair production, where the gluinos decay into final states with the lightest supersymmetric particle (LSP) and either a top quark-antiquark ($$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}} $$ t t ¯ ) pair, or a light-flavor quark-antiquark ($$ \textrm{q}\overline{\textrm{q}} $$ q q ¯ ) pair and a virtual or on-shell W boson. The main backgrounds,$$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}} $$ t t ¯ pair and W+jets production, are suppressed by requirements on the azimuthal angle between the momenta of the lepton and of its reconstructed parent W boson candidate, and by top quark and W boson identification based on a machine-learning technique. The number of observed events is consistent with the expectations from standard model processes. Limits are evaluated on supersymmetric particle masses in the context of two simplified models of gluino pair production. Exclusions for gluino masses reach up to 2120 (2050) GeV at 95% confidence level for a model with gluino decay to a$$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}} $$ t t ¯ pair (a$$ \textrm{q}\overline{\textrm{q}} $$ q q ¯ pair and a W boson) and the LSP. For the same models, limits on the mass of the LSP reach up to 1250 (1070) GeV. 
    more » « less
  4. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> A search for a charged Higgs boson H±decaying into a heavy neutral Higgs boson H and a W boson is presented. The analysis targets the H decay into a pair of tau leptons with at least one of them decaying hadronically and with an additional electron or muon present in the event. The search is based on proton-proton collision data recorded by the CMS experiment during 2016–2018 at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb−1. The data are consistent with standard model background expectations. Upper limits at 95% confidence level are set on the product of the cross section and branching fraction for an H±in the mass range of 300–700 GeV, assuming an H with a mass of 200 GeV. The observed limits range from 0.085 pb for an H±mass of 300 Ge V to 0.019 pb for a mass of 700 GeV. These are the first limits on H±production in the H±→HW±decay channel at the LHC. 
    more » « less
  5. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> A search for long-lived heavy neutral leptons (HNLs) is presented, which considers the hadronic final state and coupling scenarios involving all three lepton generations in the 2–20 GeV HNL mass range for the first time. Events comprising two leptons (electrons or muons) and jets are analyzed in a data sample of proton-proton collisions, recorded with the CMS experiment at the CERN LHC at a centre-of-mass energy of 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb−1. A novel jet tagger, based on a deep neural network, has been developed to identify jets from an HNL decay using various features of the jet and its constituent particles. The network output can be used as a powerful discriminating tool to probe a broad range of HNL lifetimes and masses. Contributions from background processes are determined from data. No excess of events in data over the expected background is observed. Upper limits on the HNL production cross section are derived as functions of the HNL mass and the three coupling strengthsVℓNto each lepton generationℓand presented as exclusion limits in the coupling-mass plane, as lower limits on the HNL lifetime, and on the HNL mass. In this search, the most stringent limit on the coupling strength is obtained for pure muon coupling scenarios; values of|$$ {V}_{\mu \textrm{N}}^2 $$ V μ N 2 |> 5 (4)×10−7are excluded for Dirac (Majorana) HNLs with a mass of 10 GeV at a confidence level of 95% that correspond to proper decay lengths of 17 (10) mm. 
    more » « less
  • Citation Formats
  • MLA
  • APA
  • Chicago
  • BibTeX
  • Save / Share this Record
  • Send to Email