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Search for resonant pair production of Higgs bosons in the $\mathrm{b\bar{b}b\bar{b}}$ final state using large-area jets in proton-proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV

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2024

[10.3204/PUBDB-2024-05202]  GO

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Report No.: CERN-EP-2024-030; CMS-B2G-20-004; arXiv:2407.13872

Abstract: A search is presented for the resonant production of a pair of standard model-like Higgs bosons using data from proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 13 TeV, collected by the CMS experiment at the CERN LHC in 2016-2018, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb$^{-1}$. The final state consists of two b quark-antiquark pairs. The search is conducted in the region of phase space where at least one of the pairs is highly Lorentz-boosted and is reconstructed as a single large-area jet. The other pair may be either similarly merged or resolved, the latter reconstructed using two b-tagged jets. The data are found to be consistent with standard model processes and are interpreted as 95% confidence level upper limits on the product of the cross sections and the branching fractions of the spin-0 radion and the spin-2 bulk graviton that arise in warped extradimensional models. The limits set are in the range 9.74-0.29 fb and 4.94-0.19 fb for a narrow radion and a graviton, respectively, with masses between 1 and 3 TeV. For a radion and for a bulk graviton with widths 10% of their masses, the limits are in the range 12.5-0.35 fb and 8.23-0.23 fb, respectively, for the same masses. These limits result in the exclusion of a narrow-width graviton with a mass below 1.2 TeV, and of narrow and 10%-width radions with masses below 2.6, and 2.9 TeV, respectively.

Keyword(s): p p, scattering ; Higgs particle, pair production ; resonance, pair production ; resonance, production ; model, higher-dimensional ; quark antiquark, pair ; TeV ; gravitation ; graviton ; radion ; CMS ; branching ratio ; CERN Lab ; CERN LHC Coll ; warped ; phase space


Note: Submitted to the Journal of High Energy Physics. All figures and tables can be found at http://cms-results.web.cern.ch/cms-results/public-results/publications/B2G-20-004 (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. GRK 2497 - GRK 2497: Physik der schwersten Teilchen am Large Hadron Collider (400140256) (400140256)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2024
Database coverage:
Creative Commons Attribution CC BY 4.0 ; OpenAccess ; Published
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