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  • Measurements of inclusive and differential Higgs boson production cross sections at $$\sqrt{\text{s}}=13.6$$ TeV in the H → γγ decay channel
Title: Measurements of inclusive and differential Higgs boson production cross sections at $$\sqrt{\text{s}}=13.6$$ TeV in the H → γγ decay channel
A<sc>bstract</sc> Inclusive and differential cross sections for Higgs boson production in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 13.6 TeV are measured using data collected with the CMS detector at the LHC in 2022, corresponding to an integrated luminosity of 34.7 fb−1. Events with the diphoton final state are selected, and the measured inclusive fiducial cross section is$${\sigma }_{\text{fid}}={74}\pm {11}{\left({\text{stat}}\right)}_{-4}^{+5}\left({\text{syst}}\right)$$fb, in agreement with the standard model prediction of 67.8 ± 3.8 fb. Differential cross sections are measured as functions of several observables: the Higgs boson transverse momentum and rapidity, the number of associated jets, and the transverse momentum of the leading jet in the event. Within the uncertainties, the differential cross sections agree with the standard model predictions.  more » « less
Award ID(s):
2121686
PAR ID:
10643496
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Springer
Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2025
Issue:
9
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> The measurements of the Higgs boson (H) production cross sections performed by the CMS Collaboration in the four-lepton (4ℓ, ℓ= e,μ) final state at a center-of-mass energy$$\sqrt{s}$$= 13.6 TeV are presented. These measurements are based on data collected with the CMS detector at the CERN LHC in 2022, corresponding to an integrated luminosity of 34.7 fb−1. Cross sections are measured in a fiducial region closely matching the experimental acceptance, both inclusively and differentially, as a function of the transverse momentum and the absolute value of the rapidity of the four-lepton system. The H → ZZ → 4ℓinclusive fiducial cross section is measured to be$${2.89}_{-0.49}^{+0.53}{\left({\text{stat}}\right)}_{-0.21}^{+0.29}\left({\text{syst}}\right)$$fb, in agreement with the standard model expectation of$${3.09}_{-0.24}^{+0.27}$$fb. 
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  2. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> Measurements are presented of the W and Z boson production cross sections in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13.6 TeV. Data collected in 2022 and corresponding to an integrated luminosity of 5.01 fb−1with one or two identified muons in the final state are analyzed. The results for the products of total inclusive cross sections and branching fractions for muonic decays of W and Z bosons are$${11}.{93}\pm 0.0{8}\left({\text{syst}}\right)\pm 0.{17}{\left({\text{lumi}}\right)}_{-0.07}^{+0.07}$$(acceptance) nb for W+boson production,$$8.86\pm 0.06\left({\text{syst}}\right)\pm 0.12{\left({\text{lu}}{\text{mi}}\right)}_{-0.06}^{+0.05}$$(acceptance) nb for W−boson production, and$$2.021\pm 0.009\left({\text{syst}}\right)\pm 0.028{\left({\text{lumi}}\right)}_{-0.013}^{+0.011}$$(acceptance) nb for the Z boson production in the dimuon mass range of 60–120 GeV, all with negligible statistical uncertainties. Furthermore, the corresponding fiducial cross sections, as well as cross section ratios for both fiducial and total phase space, are provided. The ratios include charge-separated results for W boson production (W+and W−) and the sum of the two contributions (W±), each relative to the measured Z boson production cross section. Additionally, the ratio of the measured cross sections for W+and W−boson production is reported. All measurements are in agreement with theoretical predictions, calculated at next-to-next-to-leading order accuracy in quantum chromodynamics. 
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  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> The measurements of the inclusive and differential fiducial cross sections of the Higgs boson decaying to a pair of photons are presented. The analysis is performed using proton-proton collisions data recorded with the CMS detector at the LHC at a centre-of-mass energy of 13 TeV and corresponding to an integrated luminosity of 137 fb−1. The inclusive fiducial cross section is measured to be$$ {\sigma}_{\textrm{fid}}={73.4}_{-5.3}^{+5.4}{\left(\textrm{stat}\right)}_{-2.2}^{+2.4}\left(\textrm{syst}\right) $$ σfid= 73.4−5.3+5.4 stat−2.2+2.4 syst fb, in agreement with the standard model expectation of 75.4 ± 4.1 fb. The measurements are also performed in fiducial regions targeting different production modes and as function of several observables describing the diphoton system, the number of additional jets present in the event, and other kinematic observables. Two double differential measurements are performed. No significant deviations from the standard model expectations are observed. 
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  4. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of High Energy Physics)
    A<sc>bstract</sc> Precision measurements of Higgs boson differential production cross sections are a key tool to probe the properties of the Higgs boson and test the standard model. New physics can affect both Higgs boson production and decay, leading to deviations from the distributions that are expected in the standard model. In this paper, combined measurements of differential spectra in a fiducial region matching the experimental selections are performed, based on analyses of four Higgs boson decay channels (γγ, ZZ(*), WW(*), and ττ) using proton-proton collision data recorded with the CMS detector at$$ \sqrt{s}=13 $$ s=13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb−1. The differential measurements are extrapolated to the full phase space and combined to provide the differential spectra. A measurement of the total Higgs boson production cross section is also performed using the γγ and ZZ decay channels, with a result of$$ {53.4}_{-2.9}^{+2.9}{\left(\textrm{stat}\right)}_{-1.8}^{+1.9}\left(\textrm{syst}\right) $$ 53.4−2.9+2.9 stat−1.8+1.9 syst pb, consistent with the standard model prediction of 55.6 ± 2.5 pb. The fiducial measurements are used to compute limits on Higgs boson couplings using theκ-framework and the SM effective field theory. 
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  5. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, The European Physical Journal C)
    Abstract Production cross sections of the standard model Higgs boson decaying to a pair of W bosons are measured in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13$$\,\text {Te\hspace{-.08em}V}$$ TeV . The analysis targets Higgs bosons produced via gluon fusion, vector boson fusion, and in association with a W or Z boson. Candidate events are required to have at least two charged leptons and moderate missing transverse momentum, targeting events with at least one leptonically decaying W boson originating from the Higgs boson. Results are presented in the form of inclusive and differential cross sections in the simplified template cross section framework, as well as couplings of the Higgs boson to vector bosons and fermions. The data set collected by the CMS detector during 2016–2018 is used, corresponding to an integrated luminosity of 138$$\,\text {fb}^{-1}$$ fb-1 . The signal strength modifier$$\mu $$ μ , defined as the ratio of the observed production rate in a given decay channel to the standard model expectation, is measured to be$$\mu = 0.95^{+0.10}_{-0.09}$$ μ=0. 95-0.09+0.10 . All results are found to be compatible with the standard model within the uncertainties. 
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