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Title: Search for dark matter produced in association with a Higgs boson decaying to γγ or τ+τ at $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
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A search for dark matter particles is performed by looking for events with large transverse momentum imbalance and a recoiling Higgs boson decaying to either a pair of photons or a pair of τ leptons. The search is based on proton-proton collision data at a center-of-mass energy of 13 TeV collected at the CERN LHC in 2016 and corresponding to an integrated luminosity of 35.9 fb$$^{-1}$$. No significant excess over the expected standard model background is observed. Upper limits at 95% confidence level are presented for the product of the production cross section and branching fraction in the context of two benchmark simplified models. For the Z$$^{'}$$-two-Higgs-doublet model (where Z$$^{'}$$ is a new massive boson mediator) with an intermediate heavy pseudoscalar particle of mass m$$_{A}$$ = 300 GeV and m$$_{DM}$$ = 100 GeV, the Z$$^{'}$$ masses from 550 GeV to 1265 GeV are excluded. For a baryonic Z$$^{'}$$ model, with m$$_{DM}$$ = 1 GeV, Z$$^{'}$$ masses up to 615 GeV are excluded. Results are also presented for the spin-independent cross section for the dark matter-nucleon interaction as a function of the mass of the dark matter particle. In conclusion, this is the first search for dark matter particles produced in association with a Higgs boson decaying to two τ leptons.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
The CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359
OSTI ID:
1462105
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-18-353-CMS; arXiv:1806.04771; CMS-EXO-16-055; CERN-EP-2018-129; 1677677; TRN: US1902103
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Vol. 2018, Issue 9; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer BerlinCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 9 works
Citation information provided by
Web of Science

References (59)

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FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
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Comparative study of various algorithms for the merging of parton showers and matrix elements in hadronic collisions journal December 2007
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Figures / Tables (16)