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Search for high mass dijet resonances with a new background prediction method in proton-proton collisions at $\sqrt{s} =$ 13 TeV

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2020
SISSA [Trieste]

[Trieste] : SISSA () [10.3204/PUBDB-2020-02264]  GO

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Report No.: CERN-EP-2019-222; CMS-EXO-19-012; arXiv:1911.03947

Abstract: A search for narrow and broad resonances with masses greater than 1.8 TeV decaying to a pair of jets is presented. The search uses proton-proton collision data at $\sqrt{s} =$ 13 TeV collected at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of 137 fb$^{-1}$. The background arising from standard model processes is predicted with the fit method used in previous publications and with a new method. The dijet invariant mass spectrum is well described by both data-driven methods, and no significant evidence for the production of new particles is observed. Model independent upper limits are reported on the production cross sections of narrow resonances, and broad resonances with widths up to 55% of the resonance mass. Limits are presented on the masses of narrow resonances from various models: string resonances, scalar diquarks, axigluons, colorons, excited quarks, color-octet scalars, W' and Z' bosons, Randall-Sundrum gravitons, and dark matter mediators. The limits on narrow resonances are improved by 200 to 800 GeV relative to those reported in previous CMS dijet resonance searches. The limits on dark matter mediators are presented as a function of the resonance mass and width, and on the associated coupling strength as a function of the mediator mass. These limits exclude at 95% confidence level a dark matter mediator with a mass of 1.8 TeV and width 1% of its mass or higher, up to one with a mass of 4.8 TeV and a width 45% of its mass or higher.

Keyword(s): p p: colliding beams ; resonance: production ; dark matter: mediation ; resonance: mass: lower limit ; resonance: width ; mass: width ; p p: scattering ; narrow resonance: mass ; resonance: hadronic decay ; jet: pair production ; dijet: mass spectrum ; string: resonance ; new particle: production ; diquark: scalar ; background ; Randall-Sundrum model ; coupling constant ; CERN LHC Coll ; mass dependence ; gravitation ; axigluon ; graviton ; coloron ; W' ; Z' ; quark: excited state ; channel cross section: upper limit ; CMS ; experimental results ; 13000 GeV-cms

Classification:

Note: Replaced with the published version. Added the journal reference and the DOI. All the figures and tables, included additional supplementary figures, can be found at http://cms-results.web.cern.ch/cms-results/public-results/publications/EXO-19-012 (CMS Public Pages) ; publication: JHEP 2005 (2020) 033 ; ;
Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF3-611) (POF3-611)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2020
Database coverage:
Creative Commons Attribution CC BY 4.0 ; OpenAccess ; Published
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