skip to main content
OSTI.GOV title logo U.S. Department of Energy
Office of Scientific and Technical Information

Title: C P Properties of Higgs Boson Interactions with Top Quarks in the t t ¯ H and t H Processes Using H γ γ with the ATLAS Detector

Journal Article · · Physical Review Letters
; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; more »; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; « less

A study of the CP properties of the interaction between the Higgs boson and top quarks is presented. Higgs bosons are identified via the diphoton decay channel (H→γγ) and their production in association with a top quark pair ($$t\bar{t}H$$) or single top quark (tH) is studied. The analysis uses 139 fb-1 of proton-proton collision data recorded at a center-of-mass energy of $$\sqrt{s}$$ = 13 TeV with the ATLAS detector at the Large Hadron Collider. Assuming a CP-even coupling, the $$t\bar{t}H$$ process is observed with a significance of 5.2 standard deviations. The measured cross section times H→γγ branching ratio is 1.64+0.38-0.36(stat.)+0.17-0.14(sys.) fb, and the measured rate for $$t\bar{t}H$$ is 1.43+0.33-0.31(stat.)+0.21-0.15(sys.) times the Standard Model expectation. The tH production process is not observed and an upper limit on its rate of 12 times the Standard Model expectation is set. A CP-mixing angle greater (less) than 43 (-43)° is excluded at 95% confidence level.

Research Organization:
SLAC National Accelerator Laboratory (SLAC), Menlo Park, CA (United States); Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States); Harvard Univ., Cambridge, MA (United States); Univ. of Michigan, Ann Arbor, MI (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
ATLAS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-76SF00515; AC02-05CH11231; SC0007881; SC0007859
OSTI ID:
1646684
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1656563; OSTI ID: 1659731; OSTI ID: 1685048; OSTI ID: 1769013
Journal Information:
Physical Review Letters, Journal Name: Physical Review Letters Vol. 125 Journal Issue: 6; ISSN 0031-9007
Publisher:
American Physical Society (APS)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 39 works
Citation information provided by
Web of Science

References (66)

Boosting the Direct C P Measurement of the Higgs-Top Coupling journal March 2016
Laboratory-frame observables for probing the top-Higgs boson interaction journal July 2015
Electron and photon performance measurements with the ATLAS detector using the 2015–2017 LHC proton-proton collision data journal December 2019
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
Measurements of Higgs boson properties in the diphoton decay channel with 36 fb 1 of p p collision data at s = 13 TeV with the ATLAS detector journal September 2018
QCD NLO and EW NLO corrections to t t ¯ H production with top quark decays at hadron collider journal November 2014
Combined Measurement of the Higgs Boson Mass in p p Collisions at s = 7 and 8 TeV with the ATLAS and CMS Experiments journal May 2015
A general framework for implementing NLO calculations in shower Monte Carlo programs: the POWHEG BOX journal June 2010
Higgs production in association with a single top quark at the LHC journal June 2015
Electroweak and QCD corrections to top-pair hadroproduction in association with heavy bosons journal June 2015
Test of CP invariance in vector-boson fusion production of the Higgs boson using the Optimal Observable method in the ditau decay channel with the ATLAS detector journal November 2016
NLO electroweak corrections to Higgs boson production at hadron colliders journal December 2008
Performance of the ATLAS trigger system in 2015 journal May 2017
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations journal July 2014
NLO Higgs boson production via vector-boson fusion matched with shower in POWHEG journal February 2010
ATLAS b-jet identification performance and efficiency measurement with $$t{\bar{t}}$$tt¯ events in pp collisions at $$\sqrt{s}=13$$s=13 TeV journal November 2019
Parton distributions for the LHC run II journal April 2015
Associated Higgs boson production with top quarks at the CERN Large Hadron Collider: NLO QCD corrections journal August 2003
Measurements of t t ¯ H Production and the C P Structure of the Yukawa Interaction between the Higgs Boson and Top Quark in the Diphoton Decay Channel journal August 2020
Effective-field-theory approach to top-quark production and decay journal February 2011
Jet energy scale measurements and their systematic uncertainties in proton-proton collisions at s = 13 TeV with the ATLAS detector journal October 2017
Performance of missing transverse momentum reconstruction with the ATLAS detector using proton–proton collisions at $$\sqrt{s}=13~\hbox {TeV}$$ s = 13 TeV journal November 2018
Precise predictions for the Higgs-boson decay H W W / Z Z 4 leptons journal July 2006
The ATLAS Simulation Infrastructure journal September 2010
The new LUCID-2 detector for luminosity measurement and monitoring in ATLAS journal July 2018
Gluon-induced Higgs-strahlung at next-to-leading order QCD journal February 2013
The ATLAS Experiment at the CERN Large Hadron Collider journal August 2008
Probing the C P nature of the Higgs coupling in t t ¯ h events at the LHC journal July 2017
NLO QCD corrections to production in hadron collisions journal March 2003
Production and integration of the ATLAS Insertable B-Layer journal May 2018
Combined measurements of Higgs boson production and decay using up to 80 fb 1 of proton-proton collision data at s = 13 TeV collected with the ATLAS experiment journal January 2020
NNLO QCD corrections to the Higgs-strahlung processes at hadron colliders journal January 2004
Mixed QCD-electroweak corrections to Higgs boson production in gluon fusion journal April 2009
New Generation of Parton Distributions with Uncertainties from Global QCD Analysis journal July 2002
Measurement of the Higgs boson coupling properties in the H → ZZ∗ → 4ℓ decay channel at s = 13 $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV with the ATLAS detector journal March 2018
HW ±/HZ + 0 and 1 jet at NLO with the POWHEG BOX interfaced to GoSam and their merging within MiNLO journal October 2013
Constraints on anomalous H V V couplings from the production of Higgs bosons decaying to τ lepton pairs journal December 2019
Disentangling Higgs-top couplings in associated production journal April 2014
Higgs characterisation at NLO in QCD: CP properties of the top-quark Yukawa interaction journal September 2014
A brief introduction to PYTHIA 8.1 journal June 2008
Radiative corrections to the semileptonic and hadronic Higgs-boson decays H→WW/ZZ→4 fermions journal February 2007
Exclusive Higgs boson production with bottom quarks at hadron colliders journal April 2004
PDF4LHC recommendations for LHC Run II journal January 2016
Strong and Electroweak Corrections to the Production of a Higgs Boson + 2 Jets via Weak Interactions at the Large Hadron Collider journal October 2007
Electroweak corrections to Higgs-strahlung off W/Z bosons at the Tevatron and the LHC with Hawk journal March 2012
Parton distributions with LHC data journal February 2013
Combined search for anomalous pseudoscalar HVV couplings in VH ( H b b ) production and H → VV decay journal August 2016
Measurement of the Z/γ * boson transverse momentum distribution in pp collisions at s = 7 $$ \sqrt{s}=7 $$ TeV with the ATLAS detector journal September 2014
Performance of pile-up mitigation techniques for jets in $$pp$$ p p collisions at $$\sqrt{s}=8$$ s = 8  TeV using the ATLAS detector journal October 2016
Muon reconstruction performance of the ATLAS detector in proton–proton collision data at $$\sqrt{s}$$ s =13 TeV journal May 2016
Herwig 7.0/Herwig++ 3.0 release note journal April 2016
Electroweak and QCD corrections to Higgs production via vector-boson fusion at the CERN LHC journal January 2008
Measurements of the Higgs boson width and anomalous H V V couplings from on-shell and off-shell production in the four-lepton final state journal June 2019
Higher order QCD predictions for associated Higgs production with anomalous couplings to gauge bosons journal August 2016
Observation of t t ¯ H Production journal June 2018
Erratum to: Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal July 2013
Geant4—a simulation toolkit
  • Agostinelli, S.; Allison, J.; Amako, K.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 506, Issue 3 https://doi.org/10.1016/S0168-9002(03)01368-8
journal July 2003
Presentation of search results: the CL s technique journal September 2002
High precision determination of the gluon fusion Higgs boson cross-section at the LHC journal May 2016
Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal February 2011
HDECAY: a program for Higgs boson decays in the Standard Model and its supersymmetric extension journal January 1998
Observation of Higgs boson production in association with a top quark pair at the LHC with the ATLAS detector journal September 2018
Higgs Boson Gluon-Fusion Production in QCD at Three Loops journal May 2015
Higgs radiation off bottom quarks at the Fermilab Tevatron and the CERN LHC journal October 2004
Higgs Boson Production via Vector-Boson Fusion at Next-to-Next-to-Leading Order in QCD journal July 2010
NNLOPS simulation of Higgs boson production journal October 2013