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Office of Scientific and Technical Information

Title: Search for dark photons in Higgs boson production via vector boson fusion in proton-proton collisions at $$\sqrt{s} $$ = 13 TeV

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
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A search is presented for a Higgs boson that is produced via vector boson fusion and that decays to an undetected particle and an isolated photon. The search is performed by the CMS collaboration at the LHC, using a data set corresponding to an integrated luminosity of 130 fb–1, recorded at a center-of-mass energy of 13 TeV in 2016–2018. 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 production via vector boson fusion and the branching fraction for such a Higgs boson decay, as a function of the Higgs boson mass. For a Higgs boson mass of 125 GeV, assuming the standard model production rates, the observed (expected) 95% confidence level upper limit on the branching fraction is 3.5 (2.8)%. This is the first search for such decays in the vector boson fusion channel. Combination with a previous search for Higgs bosons produced in association with a Z boson results in an observed (expected) upper limit on the branching fraction of 2.9 (2.1)% at 95% confidence level.

Research Organization:
Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA (United States); Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359
OSTI ID:
1670447
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-20-506-CMS; CMS-EXO-20-005; CERN-EP-2020-173; arXiv:2009.14009; oai:inspirehep.net:1820106; TRN: US2203851
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Vol. 2021, Issue 3; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer BerlinCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (15)

Performance of the CMS missing transverse momentum reconstruction in pp data at √ s = 8 TeV journal February 2015
Handbook of LHC Higgs Cross Sections: 4. Deciphering the Nature of the Higgs Sector report October 2016
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
Performance of photon reconstruction and identification with the CMS detector in proton-proton collisions at $\sqrt{s}$= 8 TeV journal August 2015
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  • Agostinelli, S.; Allison, J.; Amako, K.
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journal July 2003
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Performance of electron reconstruction and selection with the CMS detector in proton-proton collisions at √ s = 8 TeV journal June 2015
Looking for an invisible Higgs signal at the LHC journal October 2013
A general framework for implementing NLO calculations in shower Monte Carlo programs: the POWHEG BOX journal June 2010
Matching NLO QCD computations with parton shower simulations: the POWHEG method journal November 2007
Merging meets matching in MC@NLO journal December 2012
Clarification of the use of CHI-square and likelihood functions in fits to histograms journal April 1984
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012