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  • NSF Public Access
  • Search Results
  • Search for Higgs boson pair production with one associated vector boson in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV
Title: Search for Higgs boson pair production with one associated vector boson in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV
A<sc>bstract</sc> A search for Higgs boson pair (HH) production in association with a vector boson V (W or Z boson) is presented. The search is based on proton-proton collision data at a center-of-mass energy of 13 TeV, collected with the CMS detector at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb−1. Both hadronic and leptonic decays of V bosons are used. The leptons considered are electrons, muons, and neutrinos. The HH production is searched for in the$$ \textrm{b}\overline{\textrm{b}}\textrm{b}\overline{\textrm{b}} $$ b b ¯ b b ¯ decay channel. An observed (expected) upper limit at 95% confidence level of VHH production cross section is set at 294 (124) times the standard model prediction. Constraints are also set on the modifiers of the Higgs boson trilinear self-coupling,kλ, assumingk2V= 1, and vice versa on the coupling of two Higgs bosons with two vector bosons,k2V. The observed (expected) 95% confidence intervals of these coupling modifiers are−37.7 <kλ< 37.2 (−30.1 <kλ< 28.9) and−12.2 <k2V< 13.5 (−7.2 <k2V< 8.9), respectively.  more » « less
Award ID(s):
2121686
PAR ID:
10555064
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Springer
Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2024
Issue:
10
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
More Like this
  1. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> A search is presented for the decay of the 125 GeV Higgs boson (H) to a pair of new light pseudoscalar bosons (a), followed by the prompt decay of each a boson to a bottom quark-antiquark pair,$$ \textrm{H}\to \textrm{aa}\to \textrm{b}\overline{\textrm{b}}\textrm{b}\overline{\textrm{b}} $$ H → aa → b b ¯ b b ¯ . The analysis is performed using a data sample of proton-proton collisions collected with the CMS detector at a center-of-mass energy of 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb−1. To reduce the background from standard model processes, the search requires the Higgs boson to be produced in association with a leptonically decaying W or Z boson. The analysis probes the production of new light bosons in a 15 <ma< 60 GeV mass range. Assuming the standard model predictions for the Higgs boson production cross sections for pp → WH and ZH, model independent upper limits at 95% confidence level are derived for the branching fraction$$ \mathcal{B}\left(\textrm{H}\to \textrm{aa}\to \textrm{b}\overline{\textrm{b}}\textrm{b}\overline{\textrm{b}}\right) $$ B H → aa → b b ¯ b b ¯ . The combined WH and ZH observed upper limit on the branching fraction ranges from 1.10 forma= 20 GeV to 0.36 forma= 60 GeV, complementing other measurements in theμμττ,ττττand bbℓℓ(ℓ=μ,τ) channels. 
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  2. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> A study of the Higgs boson decaying into bottom quarks (H→$$ b\overline{b} $$ b b ¯ ) and charm quarks (H→$$ c\overline{c} $$ c c ¯ ) is performed, in the associated production channel of the Higgs boson with aWorZboson, using 140 fb−1of proton-proton collision data at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV collected by the ATLAS detector. The individual production ofWHandZHwithH→$$ b\overline{b} $$ b b ¯ is established with observed (expected) significances of 5.3 (5.5) and 4.9 (5.6) standard deviations, respectively. Differential cross-section measurements of the gauge boson transverse momentum within the simplified template cross-section framework are performed in a total of 13 kinematical fiducial regions. The search for theH→$$ c\overline{c} $$ c c ¯ decay yields an observed (expected) upper limit at 95% confidence level of 11.5 (10.6) times the Standard Model prediction. The results are also used to set constraints on the charm coupling modifier, resulting in|κc| <4.2 at 95% confidence level. Combining theH→$$ b\overline{b} $$ b b ¯ andH→$$ c\overline{c} $$ c c ¯ measurements constrains the absolute value of the ratio of Higgs-charm and Higgs-bottom coupling modifiers (|κc/κb|) to be less than 3.6 at 95% confidence level. 
    more » « less
  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> An analysis of the production of a Higgs boson (H) in association with a top quark-antiquark pair ($$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}}\textrm{H} $$ t t ¯ H ) or a single top quark (tH) is presented. The Higgs boson decay into a bottom quark-antiquark pair (H →$$ \textrm{b}\overline{\textrm{b}} $$ b b ¯ ) is targeted, and three different final states of the top quark decays are considered, defined by the number of leptons (electrons or muons) in the event. The analysis utilises proton-proton collision data collected at the CERN LHC with the CMS experiment at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV in 2016–2018, which correspond to an integrated luminosity of 138 fb−1. The observed$$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}}\textrm{H} $$ t t ¯ H production rate relative to the standard model expectation is 0.33 ± 0.26 = 0.33 ± 0.17(stat) ± 0.21(syst). Additionally, the$$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}}\textrm{H} $$ t t ¯ H production rate is determined in intervals of Higgs boson transverse momentum. An upper limit at 95% confidence level is set on the tH production rate of 14.6 times the standard model prediction, with an expectation of$$ {19.3}_{-6.0}^{+9.2} $$ 19.3 − 6.0 + 9.2 . Finally, constraints are derived on the strength and structure of the coupling between the Higgs boson and the top quark from simultaneous extraction of the$$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}}\textrm{H} $$ t t ¯ H and tH production rates, and the results are combined with those obtained in other Higgs boson decay channels. 
    more » « less
  4. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> A measurement of the Higgs boson (H) production via vector boson fusion (VBF) and its decay into a bottom quark-antiquark pair ($$ \textrm{b}\overline{\textrm{b}} $$ b b ¯ ) is presented using proton-proton collision data recorded by the CMS experiment at$$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV and corresponding to an integrated luminosity of 90.8 fb−1. Treating the gluon-gluon fusion process as a background and constraining its rate to the value expected in the standard model (SM) within uncertainties, the signal strength of the VBF process, defined as the ratio of the observed signal rate to that predicted by the SM, is measured to be$$ {\mu}_{\textrm{Hb}\overline{\textrm{b}}}^{\textrm{qqh}}={1.01}_{-0.46}^{+0.55} $$ μ Hb b ¯ qqh = 1.01 − 0.46 + 0.55 . The VBF signal is observed with a significance of 2.4 standard deviations relative to the background prediction, while the expected significance is 2.7 standard deviations. Considering inclusive Higgs boson production and decay into bottom quarks, the signal strength is measured to be$$ {\mu}_{\textrm{Hb}\overline{\textrm{b}}}^{\textrm{incl}.}={0.99}_{-0.41}^{+0.48} $$ μ Hb b ¯ incl . = 0.99 − 0.41 + 0.48 , corresponding to an observed (expected) significance of 2.6 (2.9) standard deviations. 
    more » « less
  5. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    null (Ed.)
    A bstract A search for nonresonant production of Higgs boson pairs via gluon-gluon and vector boson fusion processes in final states with two bottom quarks and two photons is presented. The search uses data from proton-proton collisions at a center-of-mass energy of $$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV recorded with the CMS detector at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of 137 fb − 1 . No significant deviation from the background-only hypothesis is observed. An upper limit at 95% confidence level is set on the product of the Higgs boson pair production cross section and branching fraction into $$ \gamma \gamma \mathrm{b}\overline{\mathrm{b}} $$ γγ b b ¯ . The observed (expected) upper limit is determined to be 0.67 (0 . 45) fb, which corresponds to 7.7 (5.2) times the standard model prediction. This search has the highest sensitivity to Higgs boson pair production to date. Assuming all other Higgs boson couplings are equal to their values in the standard model, the observed coupling modifiers of the trilinear Higgs boson self-coupling κ λ and the coupling between a pair of Higgs bosons and a pair of vector bosons c 2V are constrained within the ranges − 3 . 3 < κ λ < 8 . 5 and − 1 . 3 < c 2V < 3 . 5 at 95% confidence level. Constraints on κ λ are also set by combining this analysis with a search for single Higgs bosons decaying to two photons, produced in association with top quark-antiquark pairs, and by performing a simultaneous fit of κ λ and the top quark Yukawa coupling modifier κ t . 
    more » « less
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