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Search for dark matter produced in association with a dark Higgs boson decaying into $W^\pm W^\mp$ or $ZZ$ in fully hadronic final states from $\sqrt{s}=13$ TeV $pp$ collisions recorded with the ATLAS detector

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2020

1-32 () [10.3204/PUBDB-2020-04242]  GO

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Report No.: CERN-EP-2020-172; arXiv:2010.06548

Abstract: Several extensions of the Standard Model predict the production of dark matter particles at the LHC. An uncharted signature of dark matter particles produced in association with $VV=W^\pm W^\mp$ or $ZZ$ pairs from a decay of a dark Higgs boson $s$ is searched for using 139 fb$^{-1}$ of $pp$ collisions recorded by the ATLAS detector at a center-of-mass energy of 13 TeV. The $s\to V(q\bar q)V(q\bar q)$ decays are reconstructed with a novel technique aimed at resolving the dense topology from boosted $VV$ pairs using jets in the calorimeter and tracking information. Dark Higgs scenarios with $m_s > 160$ GeV are excluded.

Keyword(s): p p: scattering ; p p: colliding beams ; Higgs particle: associated production ; dark matter: associated production ; dark matter: signature ; Higgs particle: decay modes ; W: pair production ; Z0: pair production ; W: hadronic decay ; Z0: hadronic decay ; final state: hadronic ; final state: ((n)jet) ; hidden sector ; ATLAS ; CERN LHC Coll ; calorimeter ; topology ; channel cross section: upper limit ; Higgs particle: mass: lower limit ; statistical analysis: frequentist ; data analysis method ; experimental results ; 13000 GeV-cms


Note: 32 pages in total, author list starting page 16, 4 figures, 1 table, submitted to Physical Review Letters. All figures including auxiliary figures available at https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/EXOT-2018-40/

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

Appears in the scientific report 2020
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