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Report/Journal Article PUBDB-2019-02751
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Search for an exotic decay of the Higgs boson to a pair of light pseudoscalars in the final state with two muons and two b quarks in pp collisions at 13 TeV

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2019
Elsevier Amsterdam

Physics letters / B 795, 398 - 423 () [10.1016/j.physletb.2019.06.021]
 GO

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Report No.: CERN-EP-2018-309; CMS-HIG-18-011; arXiv:1812.06359

Abstract: A search for exotic decays of the Higgs boson to a pair of light pseudoscalar particles a$_1$ is performed under the hypothesis that one of the pseudoscalars decays to a pair of opposite sign muons and the other decays to b$\overline{\mathrm{b}}$. Such signatures are predicted in a number of extensions of the standard model (SM), including next-to-minimal supersymmetry and two-Higgs-doublet models with an additional scalar singlet. The results are based on a data set of proton-proton collisions corresponding to an integrated luminosity of 35.9 fb$^{-1}$, accumulated with the CMS experiment at the CERN LHC in 2016 at a centre-of-mass energy of 13 TeV. No statistically significant excess is observed with respect to the SM backgrounds in the search region for pseudoscalar masses from 20 GeV to half of the Higgs boson mass. Upper limits at 95% confidence level are set on the product of the production cross section and branching fraction, $\sigma_{\mathrm{h}}\mathcal{B}$(h $\to$ a$_1$ a$_1$ $\to\mu^+\mu^-\mathrm{b}\bar{\mathrm{b}}$), ranging from 5 to 36 fb, depending on the pseudoscalar mass. Corresponding limits on the branching fraction, assuming the SM prediction for $\sigma_{\mathrm{h}}$, are (1$-$6)$\times$ 10$^{-4}$.

Keyword(s): p p: colliding beams ; Higgs particle: rare decay ; pseudoscalar particle: pair production ; pseudoscalar particle: mass ; decay: exotic ; p p: scattering ; Higgs particle: mass ; singlet: scalar ; bottom: 2 ; bottom: pair production ; channel cross section: branching ratio: upper limit ; mass dependence ; Higgs particle: branching ratio ; muon: pair production ; pseudoscalar particle: leptonic decay ; pseudoscalar particle: hadronic decay ; CERN LHC Coll ; Higgs particle: doublet ; supersymmetry ; background ; signature ; CERN Lab ; CMS ; experimental results ; 13000 GeV-cms

Classification:
Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF3-611) (POF3-611)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2019
Database coverage:
Medline ; Creative Commons Attribution CC BY 4.0 ; SCOAP3 OpenAccess ; DOAJ ; OpenAccess ; Clarivate Analytics Master Journal List ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; DOAJ Seal ; Ebsco Academic Search ; IF < 5 ; JCR ; NationallizenzNationallizenz ; SCOPUS ; Science Citation Index ; Science Citation Index Expanded ; Web of Science Core Collection
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