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Search for resonant pair production of Higgs bosons in the $$ \textrm{b}\overline{\textrm{b}}\textrm{b}\overline{\textrm{b}} $$ final state using large-area jets in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV

A. TumasyanYerevan Physics InstituteW. AdamInstitut für HochenergiephysikJ. W. AndrejkovicInstitut für HochenergiephysikT. BergauerInstitut für HochenergiephysikS. ChatterjeeInstitut für HochenergiephysikK. DamanakisInstitut für HochenergiephysikM. DragicevicInstitut für HochenergiephysikA. Escalante Del ValleInstitut für HochenergiephysikR. FrühwirthInstitut für HochenergiephysikM. JeitlerInstitut für HochenergiephysikNatascha KrammerInstitut für HochenergiephysikL. LechnerInstitut für HochenergiephysikD. LikoInstitut für HochenergiephysikI. MikulecInstitut für HochenergiephysikP. PaulitschInstitut für HochenergiephysikF. M. PittersInstitut für HochenergiephysikJ. SchieckInstitut für HochenergiephysikR. SchöfbeckInstitut für HochenergiephysikD. SchwarzInstitut für HochenergiephysikS. TemplInstitut für HochenergiephysikW. WaltenbergerInstitut für HochenergiephysikC.-E. WulzInstitut für HochenergiephysikM. R. DarwishUniversiteit AntwerpenE. A. De WolfUniversiteit AntwerpenX. JanssenUniversiteit AntwerpenT. KelloUniversiteit AntwerpenA. LelekUniversiteit AntwerpenH. Rejeb SfarUniversiteit AntwerpenP. Van MechelenUniversiteit AntwerpenS. Van PutteUniversiteit AntwerpenN. Van RemortelUniversiteit AntwerpenE. S. BolsVrije Universiteit BrusselJ. D’HondtVrije Universiteit BrusselM. DelcourtVrije Universiteit BrusselH. El FahamVrije Universiteit BrusselS. LowetteVrije Universiteit BrusselS. MoortgatVrije Universiteit BrusselA. MortonVrije Universiteit BrusselD. MüllerVrije Universiteit BrusselA. R. SahasransuVrije Universiteit BrusselS. TavernierVrije Universiteit BrusselW. Van DoninckVrije Universiteit BrusselD. VanneromVrije Universiteit BrusselD. BeghinUniversité Libre de BruxellesB. BilinUniversité Libre de BruxellesB. ClerbauxUniversité Libre de BruxellesG. De LentdeckerUniversité Libre de BruxellesL. FavartUniversité Libre de BruxellesA. K. KalsiUniversité Libre de BruxellesK. LeeKorea UniversityM. MahdavikhorramiUniversité Libre de BruxellesI. MakarenkoUniversité Libre de BruxellesL. MoureauxUniversité Libre de BruxellesS. ParedesUniversité Libre de BruxellesL. PétréUniversité Libre de BruxellesA. PopovUniversité Libre de BruxellesN. PostiauUniversité Libre de BruxellesE. StarlingUniversité Libre de BruxellesLaurent ThomasUniversité Libre de BruxellesM. Vanden BemdenUniversité Libre de BruxellesC. Vander VeldeUniversité Libre de BruxellesP. VanlaerUniversité Libre de BruxellesT. CornelisGhent UniversityD. DoburGhent UniversityJ. KnolleGhent UniversityLuka LambrechtGhent UniversityG. MestdachGhent UniversityM. NiedzielaGhent UniversityCésar RendónGhent UniversityC. RoskasGhent UniversityAmrutha SamalanGhent UniversityK. SkovpenGhent UniversityM. TytgatGhent UniversityB. VermassenGhent UniversityLiam WezenbeekGhent UniversityA. BeneckeUniversité Catholique de LouvainA. BethaniUniversité Catholique de LouvainG. BrunoUniversité Catholique de LouvainF. BuryUniversité Catholique de LouvainC. CaputoUniversité Catholique de LouvainP. DavidUniversité Catholique de LouvainC. DelaereUniversité Catholique de LouvainI. S. DonertasUniversité Catholique de LouvainA. GiammancoUniversité Catholique de LouvainK. JaffelUniversité Catholique de LouvainSa. JainUniversité Catholique de LouvainV. LemaitreUniversité Catholique de LouvainK. MondalUniversité Catholique de LouvainJ. PrisciandaroUniversité Catholique de LouvainA. TaliercioUniversité Catholique de LouvainM. TeklishynUniversité Catholique de LouvainT. T. TranUniversité Catholique de LouvainP. VischiaUniversité Catholique de LouvainS. WertzUniversité Catholique de LouvainG. A. AlvesCentro Brasileiro de Pesquisas FisicasC. HenselCentro Brasileiro de Pesquisas FisicasA. MoraesCentro Brasileiro de Pesquisas FisicasP. Rebello TelesCentro Brasileiro de Pesquisas FisicasW. L. Aldá JúniorUniversidade do Estado do Rio de JaneiroM. Alves Gallo PereiraUniversidade do Estado do Rio de Janeiro
ABI

Abstract

A bstract A search is presented for the resonant production of a pair of standard model-like Higgs bosons using data from proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 13 TeV, collected by the CMS experiment at the CERN LHC in 2016–2018, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb − 1 . The final state consists of two b quark-antiquark pairs. The search is conducted in the region of phase space where at least one of the pairs is highly Lorentz-boosted and is reconstructed as a single large-area jet. The other pair may be either similarly merged or resolved, the latter reconstructed using two b-tagged jets. The data are found to be consistent with standard model processes and are interpreted as 95% confidence level upper limits on the product of the cross sections and the branching fractions of the spin-0 radion and the spin-2 bulk graviton that arise in warped extradimensional models. The limits set are in the range 9.74–0.29 fb and 4.94–0.19 fb for a narrow radion and a graviton, respectively, with masses between 1 and 3 TeV. For a radion and for a bulk graviton with widths 10% of their masses, the limits are in the range 12.5–0.35 fb and 8.23–0.23 fb, respectively, for the same masses. These limits result in the exclusion of a narrow-width graviton with a mass below 1.2 TeV, and of narrow and 10%-width radions with masses below 2.6, and 2.9 TeV, respectively.

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