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Journal Article PUBDB-2024-05325
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Search for the decay of the Higgs boson to a pair of light pseudoscalar bosons in the final state with four bottom quarks in proton-proton collisions at $ \sqrt{\textrm{s}} $ = 13 TeV

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2024
SISSA [Trieste]

Journal of high energy physics 2024(6), 97 () [10.1007/JHEP06(2024)097]
 GO

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Report No.: CERN-EP-2024-028; CMS-HIG-18-026; arXiv:2403.10341

Abstract: A search is presented for the decay of the 125 GeV Higgs boson (H) to a pair of new light pseudoscalar bosons (a), followed by the prompt decay of each a boson to a bottom quark-antiquark pair, $ \textrm{H}\to \textrm{aa}\to \textrm{b}\overline{\textrm{b}}\textrm{b}\overline{\textrm{b}} $. The analysis is performed using a data sample of proton-proton collisions collected with the CMS detector at a center-of-mass energy of 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb$^{−1}$. To reduce the background from standard model processes, the search requires the Higgs boson to be produced in association with a leptonically decaying W or Z boson. The analysis probes the production of new light bosons in a 15 < m$_{a}$ < 60 GeV mass range. Assuming the standard model predictions for the Higgs boson production cross sections for pp → WH and ZH, model independent upper limits at 95% confidence level are derived for the branching fraction $ \mathcal{B}\left(\textrm{H}\to \textrm{aa}\to \textrm{b}\overline{\textrm{b}}\textrm{b}\overline{\textrm{b}}\right) $. The combined WH and ZH observed upper limit on the branching fraction ranges from 1.10 for m$_{a}$ = 20 GeV to 0.36 for m$_{a}$ = 60 GeV, complementing other measurements in the μμττ, ττττ and bbℓℓ (ℓ = μ, τ) channels.[graphic not available: see fulltext]

Keyword(s): p p: scattering ; p p: colliding beams ; vector boson: associated production ; W: leptonic decay ; Z0: leptonic decay ; Higgs particle: associated production ; quark antiquark: pair ; Higgs particle: decay modes ; pseudoscalar particle: pair production ; Higgs particle: branching ratio: upper limit ; pseudoscalar particle: hadronic decay ; bottom: pair production ; pseudoscalar ; mass: width ; final state: ((n)jet) ; background ; CMS ; CERN LHC Coll ; experimental results ; 13000 GeV-cms ; Beyond Standard Model ; Hadron-Hadron Scattering ; Supersymmetry

Classification:
Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. DFG project G:(GEPRIS)390833306 - EXC 2121: Quantum Universe (390833306) (390833306)
  3. GRK 2497 - GRK 2497: Physik der schwersten Teilchen am Large Hadron Collider (400140256) (400140256)
  4. 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
Database coverage:
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