Journal Article PUBDB-2025-01197

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Searches for Higgs boson production through decays of heavy resonances

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2025
Elsevier Science, North-Holland Amsterdam [u.a.]

Physics reports 1115, 368 - 447 () [10.1016/j.physrep.2024.09.004]
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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. All analyses use proton–proton collision data collected at s=13TeV 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): p p: colliding beams ; resonance: heavy ; luminosity: high ; vector boson: heavy ; vector boson: associated production ; Higgs particle: pair production ; Higgs particle: decay modes ; tau: pair production ; bottom: pair production ; photon: pair production ; W: pair production ; resonance: production ; resonance: decay modes ; p p: scattering ; CERN LHC Coll ; CMS ; new physics: search for ; space-time: higher-dimensional ; signature ; sensitivity ; channel cross section: branching ratio: upper limit ; numerical calculations: Monte Carlo ; experimental results ; 13000 GeV-cms ; Higgs boson ; Search for new physics

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)
  4. GRK 2497 - GRK 2497: Physik der schwersten Teilchen am Large Hadron Collider (400140256) (400140256)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2025
Database coverage:
Medline ; Creative Commons Attribution CC BY 4.0 ; OpenAccess ; Clarivate Analytics Master Journal List ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; Ebsco Academic Search ; Essential Science Indicators ; NationallizenzNationallizenz ; SCOPUS ; Science Citation Index Expanded ; Web of Science Core Collection
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