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  • Search for nonresonant new physics signals in high-mass dilepton events produced in association with b-tagged jets in proton-proton collisions at $$\sqrt{s}=13$$ TeV

This content will become publicly available on February 1, 2027

Title: Search for nonresonant new physics signals in high-mass dilepton events produced in association with b-tagged jets in proton-proton collisions at $$\sqrt{s}=13$$ TeV
A<sc>bstract</sc> A search for nonresonant new physics phenomena in high-mass dilepton events produced in association with b-tagged jets is performed using proton-proton collision data collected in 2016–2018 by the CMS experiment at the CERN LHC, at a center-of-mass energy of 13 TeV corresponding to an integrated luminosity of 138 fb−1. The analysis considers two effective field theory models with dimension-six operators; involving four-fermion contact interactions between two leptons (ℓℓ, electrons or muons) and b or s quarks (bbℓℓand bsℓℓ). Two lepton flavor combinations (ee andμμ) are required and events are classified as having 0, 1, or ≥2 b-tagged jets in the final state. No significant excess is observed over the standard model backgrounds. Upper limits are set on the production cross section of the new physics signals. These translate into lower limits on the energy scale Λ of 6.9 to 9.0 TeV in the bbℓℓmodel, depending on model parameters, and on the ratio of energy scale and effective coupling, Λ/g*, of 2.0 to 2.6 TeV in the bsℓℓmodel. Lepton flavor universality is also tested by comparing the dielectron (ee) and dimuon (μμ) mass spectra for different b-tagged jet multiplicities. No significant deviation from the standard model expectation of unity is observed.  more » « less
Award ID(s):
2512783
PAR ID:
10694979
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Journal of High Energy Physics
Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2026
Issue:
2
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> A search for high-mass dimuon resonance production in association with one or more b quark jets is presented. The study uses proton-proton collision data collected with the CMS detector at the LHC corresponding to an integrated luminosity of 138 fb−1at a center-of-mass energy of 13 TeV. Model-independent limits are derived on the number of signal events with exactly one or more than one b quark jet. Results are also interpreted in a lepton-flavor-universal model with Z′ boson couplings to a bb quark pair (gb), an sb quark pair (gbδbs), and any same-flavor charged lepton (gℓ) or neutrino pair (gν), with|gν|=|gℓ|. For a Z′ boson with a mass$$ {m}_{{\textrm{Z}}^{\prime }} $$ m Z ′ = 350 GeV (2 TeV) and|δbs|< 0.25, the majority of the parameter space with 0.0057 <|gℓ|< 0.35 (0.25 <|gℓ|< 0.43) and 0.0079 < |gb| < 0.46 (0.34 < |gb| < 0.57) is excluded at 95% confidence level. Finally, constraints are set on a Z′ model with parameters consistent with low-energy b → sℓℓmeasurements. In this scenario, most of the allowed parameter space is excluded for a Z′ boson with 350 <$$ {m}_{{\textrm{Z}}^{\prime }} $$ m Z ′ < 500 GeV, while the constraints are less stringent for higher$$ {m}_{{\textrm{Z}}^{\prime }} $$ m Z ′ hypotheses. This is the first dedicated search at the LHC for a high-mass dimuon resonance produced in association with multiple b quark jets, and the constraints obtained on models with this signature are the most stringent to date. 
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  2. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
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  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> A search for “emerging jets” produced in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV is performed using data collected by the CMS experiment corresponding to an integrated luminosity of 138 fb−1. This search examines a hypothetical dark quantum chromodynamics (QCD) sector that couples to the standard model (SM) through a scalar mediator. The scalar mediator decays into an SM quark and a dark sector quark. As the dark sector quark showers and hadronizes, it produces long-lived dark mesons that subsequently decay into SM particles, resulting in a jet, known as an emerging jet, with multiple displaced vertices. This search looks for pair production of the scalar mediator at the LHC, which yields events with two SM jets and two emerging jets at leading order. The results are interpreted using two dark sector models with different flavor structures, and exclude mediator masses up to 1950 (1950) GeV for an unflavored (flavor-aligned) dark QCD model. The unflavored results surpass a previous search for emerging jets by setting the most stringent mediator mass exclusion limits to date, while the flavor-aligned results provide the first direct mediator mass exclusion limits to date. 
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  4. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
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