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Title: Combination of Searches for Higgs Boson Pair Production in pp Collisions at s=13  TeV with the ATLAS Detector
This Letter presents results from a combination of searches for Higgs boson pair production using 126 – 140     fb − 1 of proton-proton collision data at s = 13     TeV recorded with the ATLAS detector. At 95% confidence level (CL), the upper limit on the production rate is 2.9 times the standard model (SM) prediction, with an expected limit of 2.4 assuming no Higgs boson pair production. Constraints on the Higgs boson self-coupling modifier κ λ = λ H H H / λ H H H SM , and the quartic H H V V coupling modifier κ 2 V = g H H V V / g H H V V SM , are derived individually, fixing the other parameter to its SM value. The observed 95% CL intervals are − 1.2 < κ λ < 7.2 and 0.6 < κ 2 V < 1.5 , respectively, while the expected intervals are − 1.6 < κ λ < 7.2 and 0.4 < κ 2 V < 1.6 in the SM case. Constraints obtained for several interaction parameters within Higgs effective field theory are the strongest to date, offering insights into potential deviations from SM predictions. © 2024 CERN, for the ATLAS Collaboration2024CERN  more » « less
Award ID(s):
2209034
PAR ID:
10639781
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
APS
Date Published:
Journal Name:
Physical Review Letters
Volume:
133
Issue:
10
ISSN:
0031-9007
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
More Like this
  1. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 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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  2. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Physical Review D)
    A measurement of the Higgs boson mass and width via its decay to two Z bosons is presented. Proton-proton collision data collected by the CMS experiment, corresponding to an integrated luminosity of 138     fb − 1 at a center-of-mass energy of 13 TeV, is used. The invariant mass distribution of four leptons in the on-shell Higgs boson decay is used to measure its mass and constrain its width. This yields the most precise single measurement of the Higgs boson mass to date, 125.04 ± 0.12     GeV , and an upper limit on the width Γ H < 330     MeV at 95% confidence level. A combination of the on- and off-shell Higgs boson production decaying to four leptons is used to determine the Higgs boson width, assuming that no new virtual particles affect the production, a premise that is tested by adding new heavy particles in the gluon fusion loop model. This result is combined with a previous CMS analysis of the off-shell Higgs boson production with decay to two leptons and two neutrinos, giving a measured Higgs boson width of 3.0 − 1.5 + 2.0     MeV , in agreement with the standard model prediction of 4.1 MeV. The strength of the off-shell Higgs boson production is also reported. The scenario of no off-shell Higgs boson production is excluded at a confidence level corresponding to 3.8 standard deviations. © 2025 CERN, for the CMS Collaboration2025CERN 
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  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Physical Review Letters)
    A search for collective effects inside jets produced in proton-proton collisions is performed via correlation measurements of charged particles using the CMS detector at the CERN LHC. The analysis uses data collected at a center-of-mass energy of s = 13     TeV , corresponding to an integrated luminosity of 138     fb − 1 . Jets are reconstructed with the anti- k T algorithm with a distance parameter of 0.8 and are required to have transverse momentum greater than 550 GeV and pseudorapidity | η jet | < 1.6 . Two-particle correlations among the charged particles within the jets are studied as functions of the particles’ azimuthal angle and pseudorapidity separations ( Δ ϕ * and Δ η * ) in a jet coordinate basis, where particles’ η * , ϕ * are defined relative to the direction of the jet. The correlation functions are studied in classes of in-jet charged-particle multiplicity up to N ch j ≈ 100 . Fourier harmonics are extracted from long-range azimuthal correlation functions to characterize azimuthal anisotropy for | Δ η * | > 2 . For low- N ch j jets, the long-range elliptic anisotropic harmonic, v 2 * , is observed to decrease with N ch j . This trend is well described by Monte Carlo event generators. However, a rising trend for v 2 * emerges at N ch j ≳ 80 , hinting at a possible onset of collective behavior, which is not reproduced by the models tested. This observation yields new insights into the dynamics of jet evolution in the vacuum. © 2024 CERN, for the CMS Collaboration2024CERN 
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  4. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 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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  5. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Physical Review Letters)
    A study of Λ b 0 and Ξ b 0 decays to Λ h + h ′ − ( h ( ′ ) = π , K ) is performed using p p collision data collected by the LHCb experiment during LHC Runs 1–2, corresponding to an integrated luminosity of 9     fb − 1 . The branching fractions for these decays are measured using the Λ b 0 → Λ c + ( → Λ π + ) π − decay as a control channel. The decays Λ b 0 → Λ π + π − and Ξ b 0 → Λ K − π + are observed for the first time. For decay modes with sufficient signal yields, C P asymmetries are measured in the full and localized regions of the final-state phase space. Evidence is found for C P violation in the Λ b 0 → Λ K + K − decay, interpreted as originating primarily from an asymmetric Λ b 0 → N * + K − decay amplitude. The measured C P asymmetries for other decays are compatible with zero. © 2025 CERN, for the LHCb Collaboration2025CERN 
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