학술논문

Search for an exotic decay of the Higgs boson into a Z boson and a pseudoscalar particle in proton-proton collisions at s=13TeV
Document Type
article
Author
A. HayrapetyanA. TumasyanW. AdamJ.W. AndrejkovicT. BergauerS. ChatterjeeK. DamanakisM. DragicevicA. Escalante Del ValleP.S. HussainM. JeitlerN. KrammerD. LikoI. MikulecJ. SchieckR. SchöfbeckD. SchwarzM. SonawaneS. TemplW. WaltenbergerC.-E. WulzM.R. DarwishT. JanssenP. Van MechelenE.S. BolsJ. D'HondtS. DansanaA. De MoorM. DelcourtH. El FahamS. LowetteI. MakarenkoD. MüllerA.R. SahasransuS. TavernierM. TytgatS. Van PutteD. VanneromB. ClerbauxG. De LentdeckerL. FavartD. HohovJ. JaramilloA. KhalilzadehK. LeeM. MahdavikhorramiA. MalaraS. ParedesL. PétréN. PostiauL. ThomasM. Vanden BemdenC. Vander VeldeP. VanlaerM. De CoenD. DoburY. HongJ. KnolleL. LambrechtG. MestdachC. RendónA. SamalanK. SkovpenN. Van Den BosscheL. WezenbeekA. BeneckeG. BrunoC. CaputoC. DelaereI.S. DonertasA. GiammancoK. JaffelSa. JainV. LemaitreJ. LidrychP. MastrapasquaK. MondalT.T. TranS. WertzG.A. AlvesE. CoelhoC. HenselT. Menezes De OliveiraA. MoraesP. Rebello TelesM. SoeiroW.L. Aldá JúniorM. Alves Gallo PereiraM. 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GodinovicD. LelasA. SculacM. KovacT. SculacP. BargassaV. BrigljevicB.K. ChitrodaD. FerencekS. MishraA. StarodumovT. SusaA. AttikisK. ChristoforouS. KonstantinouJ. MousaC. NicolaouF. PtochosP.A. RazisH. RykaczewskiH. SakaA. StepennovM. FingerM. Finger, Jr.A. KvetonE. AyalaE. Carrera JarrinH. AbdallaY. AssranM. Abdullah Al-MashadM.A. MahmoudR.K. DewanjeeK. EhatahtM. KadastikT. LangeS. NandanC. NielsenJ. PataM. RaidalL. TaniC. VeelkenH. KirschenmannK. OsterbergM. VoutilainenS. BharthuarE. BrückenF. GarciaJ. HavukainenK.T.S. KallonenM.S. KimR. KinnunenT. LampénK. Lassila-PeriniS. LehtiT. LindénM. LottiL. MartikainenM. MyllymäkiM.m. RantanenH. SiikonenE. TuominenJ. TuominiemiP. LuukkaH. PetrowT. TuuvaM. BesanconF. CoudercM. DejardinD. DenegriJ.L. FaureF. FerriS. GanjourP. GrasG. Hamel de MonchenaultV. LohezicJ. MalclesJ. RanderA. RosowskyM.Ö. SahinA. Savoy-NavarroP. SimkinaM. TitovC. Baldenegro BarreraF. BeaudetteA. Buchot PerraguinP. BussonA. CappatiC. CharlotF. DamasO. DavignonA. 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LandsbergK.T. LauD. LiJ. LuoS. MondalM. NarainN. PervanS. SagirF. SimpsonM. StamenkovicW.Y. WongX. YanW. ZhangS. AbbottJ. BonillaC. BrainerdR. BreedonM. Calderon De La Barca SanchezM. ChertokM. CitronJ. ConwayP.T. CoxR. ErbacherG. HazaF. JensenO. KukralG. MocellinM. MulhearnD. PellettB. RegneryW. WeiY. YaoF. ZhangM. BachtisR. CousinsA. DattaJ. HauserM. IgnatenkoM.A. IqbalT. LamE. MancaW.A. NashD. SaltzbergB. StoneV. ValuevR. ClareM. GordonG. HansonW. SiS. WimpennyJ.G. BransonS. CittolinS. CoopersteinD. DiazJ. DuarteR. GerosaL. GianniniJ. GuiangR. KansalV. KrutelyovR. LeeJ. LettsM. MasciovecchioF. MokhtarM. PieriM. QuinnanB.V. Sathia NarayananV. SharmaM. TadelE. VourliotisF. WürthweinY. XiangA. YagilA. BarzdukasL. BrennanC. CampagnariG. ColluraA. DorsettJ. IncandelaM. KilpatrickA.J. LiP. MastersonH. MeiM. OshiroJ. RichmanU. SaricaR. SchmitzF. SettiJ. SheplockD. StuartS. WangA. BornheimO. CerriA. LatorreJ.M. LawhornJ. MaoH.B. NewmanT.Q. NguyenM. SpiropuluJ.R. VlimantS. XieR.Y. ZhuJ. AlisonS. AnM.B. AndrewsP. BryantV. DuttaT. FergusonA. HarilalC. LiuT. MudholkarS. MurthyM. PauliniA. RobertsA. SanchezW. TerrillJ.P. CumalatW.T. FordA. HassaniG. KarathanasisE. MacDonaldN. ManganelliF. MariniA. PerloffC. SavardN. SchonbeckK. StensonK.A. UlmerS.R. WagnerN. ZipperJ. AlexanderS. Bright-ThonneyX. ChenD.J. CranshawJ. FanX. FanD. GadkariS. HoganJ. MonroyJ.R. PattersonJ. ReichertM. ReidA. RydJ. ThomP. WittichR. ZouM. AlbrowM. AlyariO. AmramG. ApollinariA. ApresyanL.A.T. BauerdickD. BerryJ. BerryhillP.C. BhatK. BurkettJ.N. ButlerA. CanepaG.B. CeratiH.W.K. CheungF. ChlebanaG. CummingsJ. DickinsonI. DuttaV.D. ElviraY. FengJ. FreemanA. GandrakotaZ. GecseL. GrayD. GreenS. GrünendahlD. GuerreroO. GutscheR.M. HarrisR. HellerT.C. HerwigJ. HirschauerL. HorynB. JayatilakaS. JindarianiM. JohnsonU. JoshiT. KlijnsmaB. KlimaK.H.M. KwokS. LammelD. LincolnR. LiptonT. LiuC. MadridK. MaeshimaC. MantillaD. MasonP. McBrideP. MerkelS. MrennaS. NahnJ. NgadiubaD. NoonanV. PapadimitriouN. PastikaK. PedroC. PenaF. RaveraA. Reinsvold HallL. RistoriE. Sexton-KennedyN. SmithA. SohaL. SpiegelS. StoynevJ. StraitL. TaylorS. TkaczykN.V. TranL. UpleggerE.W. VaanderingI. ZoiC. ArutaP. AveryD. BourilkovL. CadamuroP. ChangV. CherepanovR.D. FieldE. KoenigM. KolosovaJ. KonigsbergA. KorytovK.H. LoK. MatchevN. MenendezG. MitselmakherA. Muthirakalayil MadhuN. RawalD. RosenzweigS. RosenzweigK. ShiT. AdamsA. Al KadhimA. AskewN. BowerR. HabibullahV. HagopianR. HashmiR.S. KimT. KolbergG. MartinezH. ProsperP.R. ProvaO. ViazloM. WulansatitiR. YohayJ. ZhangB. AlsufyaniM.M. BaarmandS. ButallaT. ElkafrawyM. HohlmannR. Kumar VermaM. RahmaniM.R. AdamsC. BennettR. CavanaughS. DittmerR. Escobar FrancoO. EvdokimovC.E. GerberD.J. HofmanJ.h. LeeD.S. LemosA.H. MerritC. MillsS. NandaG. OhB. OzekD. PilipovicT. RoyS. RudrabhatlaM.B. TonjesN. VarelasX. WangZ. YeM. AlhusseiniD. BlendK. DilsizL. EmediatoG. KaramanO.K. KöseyanJ.-P. MerloA. MestvirishviliJ. NachtmanO. NeogiH. OgulY. OnelA. PenzoC. SnyderE. TirasB. BlumenfeldL. CorcodilosJ. DavisA.V. GritsanL. KangS. KyriacouP. MaksimovicM. RoguljicJ. RoskesS. SekharM. SwartzT.Á. VámiA. AbreuL.F. Alcerro AlcerroJ. AnguianoP. BaringerA. BeanZ. FlowersD. GroveJ. KingG. KrintirasM. LazarovitsC. Le MahieuC. LindseyJ. MarquezN. MinafraM. MurrayM. NickelM. PittS. PopescuC. RoganC. RoyonR. SalvaticoS. SandersC. SmithG. WilsonB. AllmondA. IvanovK. KaadzeA. KalogeropoulosY. MaravinK. NamJ. NatoliD. RoyG. SorrentinoF. RebassooD. WrightE. AdamsA. BadenO. BaronA. BelloniA. BethaniY.M. ChenS.C. EnoN.J. HadleyS. JabeenR.G. KelloggT. KoethY. LaiS. LascioA.C. MignereyS. NabiliC. PalmerC. PapageorgakisM.M. ParanjpeL. WangK. WongJ. BendavidW. BuszaI.A. CaliY. ChenM. D'AlfonsoJ. EysermansC. FreerG. Gomez-CeballosM. GoncharovP. HarrisD. HoangD. KovalskyiJ. KrupaL. LavezzoY.-J. LeeK. LongC. MironovC. PausD. RankinC. RolandG. RolandS. RothmanZ. ShiG.S.F. StephansB. WyslouchT.J. YangB. CrossmanB.M. JoshiC. KapsiakM. KrohnD. MahonJ. MansB. MarzocchiS. PandeyM. ReveringR. RusackR. SaradhyN. SchroederN. StrobbeM.A. WadudL.M. CremaldiK. BloomM. BrysonD.R. ClaesC. FangmeierF. GolfJ. HossainC. JooI. KravchenkoI. ReedJ.E. SiadoG.R. SnowW. TabbA. VagneriniA. WightmanF. YanD. YuA.G. ZecchinelliG. AgarwalH. BandyopadhyayL. HayI. IashviliA. KharchilavaC. McLeanM. MorrisD. NguyenJ. PekkanenS. RappoccioH. Rejeb SfarA. WilliamsG. AlversonE. BarberisY. HaddadY. HanA. KrishnaJ. LiM. LuG. MadiganD.M. MorseV. NguyenT. OrimotoA. ParkerL. SkinnariA. Tishelman-CharnyB. WangD. WoodJ. BueghlyZ. ChenK.A. HahnY. LiuY. MiaoD.G. MonkM.H. SchmittA. TaliercioM. VelascoR. BandR. BucciS. CastellsM. CremonesiA. DasR. GoldouzianM. HildrethK.W. HoK. Hurtado AnampaC. JessopK. LannonJ. LawrenceN. LoukasL. LuttonJ. MarianoN. MarinelliI. McalisterT. McCauleyC. McgradyK. MohrmanC. MooreY. MusienkoH. NelsonM. OshersonR. RuchtiA. TownsendM. WayneH. YockeyM. ZaruckiL. ZygalaA. BasnetB. BylsmaM. CarriganL.S. DurkinC. HillM. JoyceA. LesauvageM. Nunez OrnelasK. WeiB.L. WinerB.R. YatesF.M. AddesaH. BouchamaouiP. DasG. DezoortP. ElmerA. FrankenthalB. GreenbergN. HaubrichS. HigginbothamG. KoppS. KwanD. LangeA. LoeligerD. MarlowI. OjalvoJ. OlsenD. SticklandC. TullyA.S. BakshiV.E. BarnesS. ChandraR. ChawlaS. DasA. GuL. GutayM. JonesA.W. JungD. KondratyevA.M. KoshyM. LiuG. NegroN. NeumeisterG. PaspalakiS. PiperovA. PurohitJ.F. SchulteM. StojanovicJ. ThiemanA.K. VirdiF. WangW. XieJ. DolenN. ParasharA. PathakD. AcostaA. BatyT. CarnahanS. DildickK.M. EcklundP.J. Fernández MantecaS. FreedP. GardnerF.J.M. GeurtsW. LiO. Miguel ColinB.P. PadleyR. RedjimiJ. RotterE. YigitbasiA. BodekP. de BarbaroR. DeminaJ.L. DulembaC. FallonA. Garcia-BellidoO. HindrichsA. KhukhunaishviliP. ParyginE. PopovaR. TausG.P. Van OnsemK. GoulianosB. ChiaritoJ.P. ChouY. GershteinE. HalkiadakisA. HartM. HeindlD. JaroslawskiO. KarachebanI. LaflotteA. LathR. MontalvoK. NashH. RoutrayS. SalurS. SchnetzerS. SomalwarR. StoneS.A. ThayilS. ThomasJ. VoraH. WangH. AcharyaD. AllyA.G. DelannoyS. FiorendiT. HolmesN. KarunarathnaL. LeeE. NibigiraS. SpanierD. AebiM. AhmadO. BouhaliM. DalchenkoR. EusebiJ. GilmoreT. HuangT. KamonS. LuoS. MalhotraR. MuellerD. OvertonD. RathjensA. SafonovN. AkchurinJ. DamgovV. HegdeA. HussainY. KazhykarimK. LamichhaneA. MankelT. MengkeS. MuthumuniT. PeltolaI. VolobouevA. WhitbeckE. AppeltS. GreeneA. GurrolaW. JohnsR. Kunnawalkam ElayavalliA. MeloF. RomeoP. SheldonS. TuoJ. VelkovskaJ. ViinikainenB. CardwellB. CoxJ. HakalaR. HiroskyA. LedovskoyA. LiC. NeuC.E. Perez LaraP.E. KarchinA. AravindK. BlackT. BoseS. DasuI. De BruynP. EveraertsC. GalloniH. HeM. HerndonA. HerveC.K. KorakaA. LanaroR. LovelessJ. Madhusudanan SreekalaA. MallampalliA. MohammadiG. ParidaD. PinnaA. SavinV. ShangW.H. SmithD. TeagueH.F. TsoiW. VetensA. WardenS. AfanasievV. AndreevYu. AndreevT. AushevM. AzarkinA. BabaevV. BlinovE. BoosV. BorshchD. BudkouskiV. BunichevV. ChekhovskyR. ChistovM. DanilovA. DermenevT. DimovaD. DruzhkinM. DubininL. DudkoG. GavrilovV. GavrilovS. GninenkoV. GolovtcovN. 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Source
Physics Letters B, Vol 852, Iss , Pp 138582- (2024)
Subject
CMS
Axion like particles
Higgs
Physics
QC1-999
Language
English
ISSN
0370-2693
Abstract
A search for an exotic decay of the Higgs boson to a Z boson and a light pseudoscalar particle (a), decaying to a pair of leptons and a pair of photons, respectively, is presented. The search is based on proton-proton collision data at a center-of-mass energy of s=13TeV, collected with the CMS detector at the LHC and corresponding to an integrated luminosity of 138fb−1. The analysis probes pseudoscalar masses ma between 1 and 30 GeV, leading to two pairs of well-isolated leptons and photons. Upper limits at 95% confidence level are set on the Higgs boson production cross section times its branching fraction to two leptons and two photons. The observed (expected) limits are in the range of 1.1–17.8 (1.7–17.9)fb within the probed ma interval. An excess of data above the expected standard model background with a local (global) significance of 2.6 (1.3) standard deviations is observed for a mass hypothesis of ma=3GeV. Limits on models involving axion-like particles, formulated as an effective field theory, are also reported.