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Search for a new neutral gauge boson produced in association with one or two b jets and decaying into a pair of muons in proton-proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV

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2025

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Report No.: CERN-EP-2025-191; CMS-EXO-22-006; arXiv:2511.11853

Abstract: A search for a new neutral gauge boson, Z', produced in association with one or two jets, including at least one b jet, and decaying into a pair of muons is presented. The analysis uses proton-proton collision data collected with the CMS detector at $\sqrt{s}$ = 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb$^{-1}$. No significant deviation from background expectations is observed. Upper limits at 95% confidence level on the product of cross section, branching fraction to dimuons, acceptance, and efficiency, from 0.2 to 2 fb, are set for Z' boson masses between 125 and 350 GeV. Process-dependent products of acceptance and efficiency, and model-independent limits on the signal yield are provided. These are the only results to date in the 125$-$200 GeV mass range and the most stringent for b quark fusion production modes in the 200$-$350 GeV range, complementing inclusive Z' boson searches.


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-22-006 (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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