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Searches for Higgs boson production through decays of heavy resonances

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2024

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Report No.: CERN-EP-2024-062; CMS-B2G-23-002; arXiv:2403.16926

Abstract: The discovery of the Higgs boson has led to new possible signatures for heavy resonance searches at the LHC. Since then, search channels including at least one Higgs boson plus another particle have formed an important part of the program of new physics searches. In this report, the status of these searches by the CMS Collaboration is reviewed. Searches are discussed for resonances decaying to two Higgs bosons, a Higgs and a vector boson, or a Higgs boson and another new resonance, with proton-proton collision data collected at $\sqrt{s}$ = 13 TeV in the years 2016-2018. A combination of the results of these searches is presented together with constraints on different beyond-the-standard model scenarios, including scenarios with extended Higgs sectors, heavy vector bosons and extra dimensions. Studies are shown for the first time by CMS on the validity of the narrow-width approximation in searches for the resonant production of a pair of Higgs bosons. The potential for a discovery at the High Luminosity LHC is also discussed.

Keyword(s): resonance, heavy ; luminosity, high ; vector boson, heavy ; Higgs particle, production ; resonance, production ; p p, scattering ; CERN LHC Coll ; CMS ; new physics ; higher-dimensional ; signature ; TeV


Note: To be submitted to Physics Reports. All figures and tables can be found at http://cms-results.web.cern.ch/cms-results/public-results/publications/B2G-23-002 (CMS Public Pages)

Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. DFG project 390833306 - EXC 2121: Quantum Universe (390833306) (390833306)
  3. 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 2024
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