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Search for nonresonant new physics signals in high-mass dilepton events produced in association with b-tagged jets in proton-proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV

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2025

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Report No.: CERN-EP-2025-044; CMS-EXO-23-010; arXiv:2506.13565

Abstract: A search for nonresonant new physics phenomena in high-mass dilepton events produced in association with b-tagged jets is performed using proton-proton collision data collected in 2016$-$2018 by the CMS experiment at the CERN LHC, at a center-of-mass energy of 13 TeV corresponding to an integrated luminosity of 138 fb$^{-1}$. The analysis considers two effective field theory models with dimension-six operators; involving four-fermion contact interactions between two leptons ($\ell\ell$, electrons or muons) and b or s quarks (bb$\ell\ell$ and bs$\ell\ell$). Two lepton flavor combinations (ee and $μμ$) are required and events are classified as having 0, 1, and $\geq$2 b-tagged jets in the final state. No significant excess is observed over the standard model backgrounds. Upper limits are set on the production cross section of the new physics signals. These translate into lower limits on the energy scale $Λ$ of 6.9 to 9.0 TeV in the bb$\ell\ell$ model, depending on model parameters, and on the ratio of energy scale and effective coupling, $Λ/g_*$, of 2.0 to 2.6 TeV in the bs$\ell\ell$ model. The latter represent the most stringent limits on this model to date. Lepton flavor universality is also tested by comparing the dielectron and dimuon mass spectra for different b-tagged jet multiplicities. No significant deviation from the standard model expectation of unity is observed.


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/EXO-23-010 (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. HIDSS-0002 - DASHH: Data Science in Hamburg - Helmholtz Graduate School for the Structure of Matter (2019_IVF-HIDSS-0002) (2019_IVF-HIDSS-0002)
  3. DFG project G:(GEPRIS)390833306 - EXC 2121: Quantum Universe (390833306) (390833306)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

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