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Search for a new scalar resonance decaying to a Higgs boson and another new scalar particle in the final state with two bottom quarks and two photons in proton-proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV

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2025

[10.3204/PUBDB-2025-03769]  GO

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Report No.: CERN-EP-2025-160; CMS-B2G-24-001; arXiv:2508.11494

Abstract: A search is presented for a new scalar resonance, X, decaying to a standard model Higgs boson and another new scalar particle, Y, in the final state where the Higgs boson decays to a $\mathrm{b\bar{b}}$ pair, while the Y particle decays to a pair of photons. The search is performed in the mass range 240$-$100 \GeV for the resonance X, and in the mass range 70$-$800 GeV for the particle Y, using proton-proton collision data collected by the CMS experiment at $\sqrt{s}$ = 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 132 fb$^{-1}$. In general, the data are found to be compatible with the standard model expectation. Observed (expected) upper limits at 95% confidence level on the product of the production cross section and the relevant branching fraction are extracted for the X $\to$ YH process, and are found to be within the range of 0.05$-$2.69 (0.08$-$1.94) fb, depending on $m_\mathrm{X}$ and $m_\mathrm{Y}$. The most significant deviation from the background-only hypothesis is observed for X and Y masses of 300 and 77 GeV, respectively, with a local (global) significance of 3.33 (0.65) standard deviations.


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-24-001 (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

Appears in the scientific report 2025
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