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Title: Search for associated production of dark matter with a Higgs boson decaying to $$ \mathrm{b}\overline{\mathrm{b}} $$ or γγ at $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV

A search for dark matter is performed looking for events with large missing transverse momentum and a Higgs boson decaying either to a pair of bottom quarks or to a pair of photons. The data from proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV, collected in 2015 with the CMS detector at the LHC, correspond to an integrated luminosity of 2.3 fb –1. Results are interpreted in the context of a Z'-two-Higgs-doublet model, where the gauge symmetry of the standard model is extended by a U(1) Z' group, with a new massive Z' gauge boson, and the Higgs sector is extended with four additional Higgs bosons. In this model, a high-mass resonance Z' decays into a pseudoscalar boson A and a light SM-like scalar Higgs boson, and the A decays to a pair of dark matter particles. No significant excesses are observed over the background prediction. Combining results from the two decay channels yields exclusion limits in the signal cross section in the m Z' - m A phase space. For example, the observed data exclude the Z' mass range from 600 to 1860 GeV, for Z' coupling strength g Z' = 0.8, the coupling of A with darkmore » matter particles g χ = 1, the ratio of the vacuum expectation values tan β = 1, and m A = 300 GeV. Furthermore, the results of this analysis are valid for any dark matter particle mass below 100 GeV.« less
Authors:
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Publication Date:
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-17-107-CMS; CMS-EXO-16-012; CERN-EP-2017-027; arXiv:1703.05236
Journal ID: ISSN 1029-8479; 1517496
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359
Type:
Accepted Manuscript
Journal Name:
Journal of High Energy Physics (Online)
Additional Journal Information:
Journal Name: Journal of High Energy Physics (Online); Journal Volume: 2017; Journal Issue: 10; Journal ID: ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer Berlin
Research Org:
Fermi National Accelerator Lab. (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Lab. (LLNL), Livermore, CA (United States)
Sponsoring Org:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP) (SC-25)
Contributing Orgs:
The CMS collaboration
Country of Publication:
United States
Language:
English
Subject:
72 PHYSICS OF ELEMENTARY PARTICLES AND FIELDS; Dark matter; Hadron-Hadron scattering (experiments); Higgs physics; Beyond Standard Model; Supersymmetry
OSTI Identifier:
1352013