Search for the exotic decay of the Higgs boson into two light pseudoscalars with four photons in the final state in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV
A. TumasyanYerevan Physics Institute, Yerevan, ArmeniaW. AdamInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaJanik Walter AndrejkovicInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaT. BergauerInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaS. ChatterjeeInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaK. DamanakisInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaM. DragicevicInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaA. Escalante Del ValleInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaR. FrühwirthInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaM. JeitlerInfinis de Lyon (IP2I ), Villeurbanne, FranceNatascha KrammerInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaL. LechnerInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaD. LikoInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaI. MikulecInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaP. PaulitschInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaF. M. PittersInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaJ. SchieckInfinis de Lyon (IP2I ), Villeurbanne, FranceR. SchöfbeckInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaD. SchwarzInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaS. TemplInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaW. WaltenbergerInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaC.-E. WulzInstitut für Hochenergiephysik, Vienna, AustriaM. R. DarwishUniversiteit Antwerpen, Antwerpen, BelgiumE.A. De WolfUniversiteit Antwerpen, Antwerpen, BelgiumX. JanssenUniversiteit Antwerpen, Antwerpen, BelgiumT. KelloUniversiteit Antwerpen, Antwerpen, BelgiumA. LelekUniversiteit Antwerpen, Antwerpen, BelgiumHaifa Rejeb SfarUniversiteit Antwerpen, Antwerpen, BelgiumP. Van MechelenUniversiteit Antwerpen, Antwerpen, BelgiumS. Van PutteUniversiteit Antwerpen, Antwerpen, BelgiumN. Van RemortelUniversiteit Antwerpen, Antwerpen, BelgiumE. S. BolsVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumJ. D’HondtVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumM. DelcourtVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumH. El FahamVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumS. LowetteVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumS. MoortgatVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumA. MortonVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumD. MüllerVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumA. R. SahasransuVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumS. TavernierVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumW. Van DoninckVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumD. VanneromVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumD. BeghinUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumB. BilinUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumB. ClerbauxUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumG. De LentdeckerUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumL. FavartUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumA. K. KalsiUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumK. LeeUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumM. MahdavikhorramiUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumI. MakarenkoUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumL. MoureauxUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumS. ParedesUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumL. PétréUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumA. PopovUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumN. PostiauUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumE. StarlingUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumLaurent ThomasUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumM. Vanden BemdenUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumC. Vander VeldeUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumP. VanlaerUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumT. CornelisGhent University, Ghent, BelgiumD. DoburGhent University, Ghent, BelgiumJ. KnolleGhent University, Ghent, BelgiumLuka LambrechtGhent University, Ghent, BelgiumG. MestdachGhent University, Ghent, BelgiumM. NiedzielaGhent University, Ghent, BelgiumCésar RendónGhent University, Ghent, BelgiumC. RoskasGhent University, Ghent, BelgiumA. SamalanGhent University, Ghent, BelgiumK. SkovpenGhent University, Ghent, BelgiumM. TytgatGhent University, Ghent, BelgiumB. VermassenGhent University, Ghent, BelgiumLiam WezenbeekGhent University, Ghent, BelgiumA. BeneckeUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumA. BethaniUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumG. BrunoUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumF. BuryUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumC. CaputoUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumP. DavidUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumC. DelaereUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumI. S. DonertasUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumA. GiammancoUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumK. JaffelUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumSa. JainUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumV. Lemaı̂treUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumK. MondalUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumJ. PrisciandaroUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumA. TaliercioUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumM. TeklishynUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumT. T. TranUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumP. VischiaUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumS. WertzUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumG. A. AlvesCentro Brasileiro de Pesquisas Fisicas, Rio de Janeiro, BrazilC. HenselCentro Brasileiro de Pesquisas Fisicas, Rio de Janeiro, BrazilA. MoraesCentro Brasileiro de Pesquisas Fisicas, Rio de Janeiro, BrazilP. Rebello TelesCentro Brasileiro de Pesquisas Fisicas, Rio de Janeiro, BrazilW. L. Aldá JúniorUniversidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, BrazilM. Alves Gallo PereiraUniversidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil
ABI
Abstract
A bstract A search for the exotic decay of the Higgs boson to a pair of light pseudoscalars, each of which subsequently decays into a pair of photons, is presented. The search uses data from proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msqrt> <mml:mi>s</mml:mi> </mml:msqrt> </mml:math> = 13 TeV recorded with the CMS detector at the LHC that corresponds to an integrated luminosity of 132 fb − 1 . The analysis probes pseudoscalar bosons with masses in the range 15–62 GeV, coming from the Higgs boson decay, which leads to four well-isolated photons in the final state. No significant deviation from the background-only hypothesis is observed. Upper limits are set on the product of the Higgs boson production cross section and branching fraction into four photons. The observed (expected) limits range from 0.80 (1.00) fb for a pseudoscalar boson mass of 15 GeV to 0.26 (0.24) fb for a mass of 62 GeV at 95% confidence level.
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