Journal Article PUBDB-2025-00895

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Search for light long-lived particles decaying to displaced jets in proton–proton collisions at $\sqrt{s} = 13.6~\textrm{TeV}$

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2025
IOP Publ. Bristol

Reports on progress in physics 88(3), 037801 () [10.1088/1361-6633/adaa13]
 GO

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Report No.: CERN-EP-2024-225; CMS-EXO-23-013; arXiv:2409.10806

Abstract: A search for light long-lived particles (LLPs) decaying to displaced jets is presented, using a data sample of proton–proton collisions at a center-of-mass energy of 13.6 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 34.7 fb$^{−1}$, collected with the CMS detector at the CERN LHC in 2022. Novel trigger, reconstruction, and machine-learning techniques were developed for and employed in this search. After all selections, the observations are consistent with the background predictions. Limits are presented on the branching fraction of the Higgs boson to LLPs that subsequently decay to quark pairs or tau lepton pairs. An improvement by up to a factor of 10 is achieved over previous limits for models with LLP masses smaller than 60 GeV and proper decay lengths smaller than 1 m. The first constraints are placed on the fraternal twin Higgs (FTH) and folded supersymmetry (FSUSY) models, where the lower bounds on the top quark partner mass reach up to 350 GeV for the FTH model and 250 GeV for the FSUSY model.

Keyword(s): CMS ; LLP ; displaced jets ; exotic Higgs decays

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. 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 2025
Database coverage:
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