Journal Article PUBDB-2022-00238

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Search for long-lived particles decaying in the CMS endcap muon detectors in proton-proton collisions at $\sqrt{s} = $ 13 TeV

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2021
APS College Park, Md.

Physical review letters 127(26), 261804 () [10.1103/PhysRevLett.127.261804]
 GO

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Report No.: CERN-EP-2021-125; CMS-EXO-20-015; arXiv:2107.04838

Abstract: A search for long-lived particles (LLPs) produced in decays of standard model (SM) Higgs bosons is presented. The data sample consists of 137 fb$^{-1}$ of proton-proton collisions at $\sqrt{s} =$ 13 TeV, recorded at the LHC in 2016-2018. A novel technique is employed to reconstruct decays of LLPs in the endcap muon detectors. The search is sensitive to a broad range of LLP decay modes and to masses as low as a few GeV. No excess of events above the SM background is observed. The most stringent limits to date on the branching fraction of the Higgs boson to LLPs subsequently decaying to quarks and $\tau^+\tau^-$ are found for proper decay lengths greater than 6, 20, and 40 m, for LLP masses of 7, 15, and 40 GeV, respectively.

Keyword(s): p p: colliding beams ; Higgs particle: rare decay ; decay: exotic ; neutral particle: pair production ; neutral particle: long-lived ; muon: detector ; p p: scattering ; decay: length ; Higgs particle: branching ratio: upper limit ; neutral particle: decay modes ; neutral particle: leptonic decay ; neutral particle: mass ; mass: lower limit ; tau: pair production ; CERN LHC Coll ; background ; CMS ; experimental results ; 13000 GeV-cms

Classification:

Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. HIDSS-0002 - DASHH: Data Science in Hamburg - Helmholtz Graduate School for the Structure of Matter (2019_IVF-HIDSS-0002) (2019_IVF-HIDSS-0002)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2021
Database coverage:
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