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Title: Search for dark matter particles produced in association with a Higgs boson in proton-proton collisions at $$\sqrt{\mathrm{s}}$$ = 13 TeV

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
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A search for dark matter (DM) particles is performed using events with a Higgs boson candidate and large missing transverse momentum. The analysis is based on proton-proton collision data at a center-of-mass energy of 13 TeV collected by the CMS experiment at the LHC in 2016, corresponding to an integrated luminosity of 35.9 fb$$^{-1}$$. The search is performed in five Higgs boson decay channels: h$$ \to \mathrm{b\bar{b}}$$, $$\gamma\gamma$$, $$\tau^{+}\tau^{-}$$, W$$^{+}$$W$$^{-}$$, and ZZ and the results from the individual channels are combined to maximize the sensitivity of the analysis. No significant excess over the expected standard model background is observed in any of the five channels or in their combination. Limits are set on DM production in the context of two simplified models. The results are also interpreted in terms of a spin-independent DM-nucleon scattering cross section and compared to those from direct-detection DM experiments. This is the first search for DM particles produced in association with a Higgs boson decaying to a pair of W or Z bosons, and the first statistical combination based on five Higgs boson decay channels.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Lab. (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Lab. (LLNL), Livermore, CA (United States); Univ. of Colorado, Boulder, CO (United States); Brown Univ., Providence, RI (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP); National Science Foundation (NSF); Welch Foundation; Weston Havens Foundation
Contributing Organization:
The CMS collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359; C-1845; SC0010005; SC0010010
OSTI ID:
1557451
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1616670
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-19-410-CMS; arXiv:1908.01713; CMS-EXO-18-011; CERN-EP-2019-141; oai:inspirehep.net:1747894
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Vol. 2020, Issue 3; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer BerlinCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 7 works
Citation information provided by
Web of Science

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