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  • Determination of the Relative Sign of the Higgs Boson Couplings to W and Z Bosons Using WH Production via Vector-Boson Fusion with the ATLAS Detector
Title: Determination of the Relative Sign of the Higgs Boson Couplings to W and Z Bosons Using WH Production via Vector-Boson Fusion with the ATLAS Detector
The associated production of Higgs and W bosons via vector-boson fusion is highly sensitive to the relative sign of the Higgs boson couplings to W and Z bosons. In this Letter, two searches for this process are presented, using 140     fb − 1 of proton-proton collision data at s = 13     TeV recorded by the ATLAS detector at the LHC. The first search targets scenarios with opposite-sign couplings of the W and Z bosons to the Higgs boson, while the second targets standard model-like scenarios with same-sign couplings. Both analyses consider Higgs boson decays into a pair of b quarks and W boson decays with an electron or muon. The data exclude the opposite-sign coupling hypothesis with a significance beyond 5 σ , and the observed (expected) upper limit set on the cross section for vector-boson fusion W H production is 9.0 (8.7) times the standard model value at 95% confidence level. © 2024 CERN, for the ATLAS Collaboration2024CERN  more » « less
Award ID(s):
2111244
PAR ID:
10609045
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
American Physical Society
Date Published:
Journal Name:
Physical Review Letters
Volume:
133
Issue:
14
ISSN:
0031-9007
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Physical Review D)
    Differential cross sections are measured for the standard model Higgs boson produced in association with vector bosons ( W , Z ) and decaying to a pair of b quarks. Measurements are performed within the framework of the simplified template cross sections. The analysis relies on the leptonic decays of the W and Z bosons, resulting in final states with 0, 1, or 2 electrons or muons. The Higgs boson candidates are either reconstructed from pairs of resolved b -tagged jets, or from single large-radius jets containing the particles arising from two b quarks. Proton-proton collision data at s = 13     TeV , collected by the CMS experiment in 2016–2018 and corresponding to a total integrated luminosity of 138     fb − 1 , are analyzed. The inclusive signal strength, defined as the product of the observed production cross section and branching fraction relative to the standard model expectation, combining all analysis categories, is found to be μ = 1.1 5 − 0.20 + 0.22 . This corresponds to an observed (expected) significance of 6.3 (5.6) standard deviations. © 2024 CERN, for the CMS Collaboration2024CERN 
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  2. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Physical Review D)
    This paper presents a search for pair production of higgsinos, the supersymmetric partners of the Higgs bosons, in scenarios with gauge-mediated supersymmetry breaking. Each higgsino is assumed to decay into a Higgs boson and a nearly massless gravitino. The search targets events where each Higgs boson decays into b b ¯ , leading to a reconstructed final state with at least three energetic b -jets and missing transverse momentum. Two complementary analysis channels are used, with each channel specifically targeting either low or high values of the higgsino mass. The low-mass (high-mass) channel exploits 126   ( 139 )     fb − 1 of s = 13     TeV data collected by the ATLAS detector during Run 2 of the Large Hadron Collider. No significant excess above the Standard Model prediction is found. At 95% confidence level, masses between 130 GeV and 940 GeV are excluded for higgsinos decaying exclusively into Higgs bosons and gravitinos. Exclusion limits as a function of the higgsino decay branching ratio to a Higgs boson are also reported. © 2024 CERN, for the ATLAS Collaboration2024CERN 
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  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Physical Review Letters)
    A measurement is presented of the cross section in proton-proton collisions for the production of two W bosons and one Z boson. It is based on data recorded by the CMS experiment at the CERN LHC at center-of-mass energies s = 13 and 13.6 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 200     fb − 1 . Events with four charged leptons (electrons or muons) in the final state are selected. Both nonresonant W W Z production and Z H production, with the Higgs boson decaying into two W bosons, are reported. For the first time, the two processes are measured separately in a simultaneous fit. Combining the two modes, signal strengths relative to the standard model (SM) predictions of 0.75 − 0.29 + 0.34 and 1.74 − 0.60 + 0.71 are measured for s = 13 and 13.6 TeV, respectively. The observed (expected) significance for the triboson signal is 3.8 (2.5) standard deviations for s = 13.6     TeV , thus providing the first evidence for triboson production at this center-of-mass energy. Combining the two modes and the two center-of-mass energies, the inclusive signal strength relative to the SM prediction is measured to be 1.03 − 0.28 + 0.31 , with an observed (expected) significance of 4.5 (5.0) standard deviations. 
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  4. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Physical Review Letters)
    A combination of searches for a new resonance decaying into a Higgs boson pair is presented, using up to 139     fb − 1 of p p collision data at s = 13     TeV recorded with the ATLAS detector at the LHC. The combination includes searches performed in three decay channels: b b ¯ b b ¯ , b b ¯ τ + τ − , and b b ¯ γ γ . No excess above the expected Standard Model background is observed and upper limits are set at the 95% confidence level on the production cross section of Higgs boson pairs originating from the decay of a narrow scalar resonance with mass in the range 251 GeV–5 TeV. The observed (expected) limits are in the range 0.96–600 fb (1.2–390 fb). The limits are interpreted in the type-I two-Higgs-doublet model and the minimal supersymmetric standard model, and constrain parameter space not previously excluded by other searches. © 2024 CERN, for the ATLAS Collaboration2024CERN 
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  5. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Physical Review D)
    A search for the nonresonant production of Higgs boson pairs in the H H → b b ¯ τ + τ − channel is performed using 140     fb − 1 of proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV recorded by the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider. The analysis strategy is optimized to probe anomalous values of the Higgs boson self-coupling modifier κ λ and of the quartic H H V V ( V = W , Z ) coupling modifier κ 2 V . No significant excess above the expected background from Standard Model processes is observed. An observed (expected) upper limit μ H H < 5.9 ( 3.3 ) is set at 95% confidence-level on the Higgs boson pair production cross section normalized to its Standard Model prediction. The coupling modifiers are constrained to an observed (expected) 95% confidence interval of − 3.1 < κ λ < 9.0 ( − 2.5 < κ λ < 9.3 ) and − 0.5 < κ 2 V < 2.7 ( − 0.2 < κ 2 V < 2.4 ), assuming all other Higgs boson couplings are fixed to the Standard Model prediction. The results are also interpreted in the context of effective field theories via constraints on anomalous Higgs boson couplings and Higgs boson pair production cross sections assuming different kinematic benchmark scenarios. © 2024 CERN, for the ATLAS Collaboration2024CERN 
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