Report/Journal Article PUBDB-2019-03919

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Search for dark photons in decays of Higgs bosons produced in association with Z bosons in proton-proton collisions at $ \sqrt{s} $ = 13 TeV

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2019
SISSA [Trieste]

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Report No.: CERN-EP-2019-159; CMS-EXO-19-007; arXiv:1908.02699

Abstract: A search is presented for a Higgs boson that is produced in association with a Z boson and that decays to an undetected particle together with an isolated photon. The search is performed by the CMS Collaboration at the Large Hadron Collider using a data set corresponding to an integrated luminosity of 137 fb$^{−}^{1}$ recorded at a center-of-mass energy of 13 TeV. No significant excess of events above the expectation from the standard model background is found. The results are interpreted in the context of a theoretical model in which the undetected particle is a massless dark photon. An upper limit is set on the product of the cross section for associated Higgs and Z boson production and the branching fraction for such a Higgs boson decay, as a function of the Higgs boson mass. For a mass of 125 GeV, assuming the standard model production cross section, this corresponds to an observed (expected) upper limit on this branching fraction of 4.6 (3.6)% at 95% confidence level. These are the first limits on Higgs boson decays to final states that include an undetected massless dark photon.

Keyword(s): p p: colliding beams ; Higgs particle: hadroproduction ; Higgs particle: rare decay ; Higgs particle: mass ; Z0: associated production ; p p: scattering ; photon: hidden sector ; channel cross section: branching ratio: upper limit ; Higgs particle: branching ratio: upper limit ; CERN LHC Coll ; background ; CMS ; experimental results ; 13000 GeV-cms

Classification:

Note: All the figures and tables, including additional supplementary figures and tables, can be found at http://cms-results.web.cern.ch/cms-results/public-results/publications/EXO-19-007 (CMS Public Pages) ; publication: JHEP 1910 (2019) 139 ; ;

Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF3-611) (POF3-611)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2019
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