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Title: Search for an additional, heavy Higgs boson in the $$H\rightarrow ZZ$$ H decay channel at $$\sqrt{s} = 8\;\text{ TeV }$$ in $pp$ collision data with the ATLAS detector

Journal Article · · European Physical Journal. C, Particles and Fields
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A search is presented for a high-mass Higgs boson in the H → ZZ → ℓ +-+- , (Formula Presented), (Formula Presented), and (Formula Presented) decay modes using the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider. The search uses proton–proton collision data at a centre-of-mass energy of 8 TeV corresponding to an integrated luminosity of 20.3fb -1 . The results of the search are interpreted in the scenario of a heavy Higgs boson with a width that is small compared with the experimental mass resolution. The Higgs boson mass range considered extends up to 1 TeV for all four decay modes and down to as low as 140 GeV, depending on the decay mode. No significant excess of events over the Standard Model prediction is found. A simultaneous fit to the four decay modes yields upper limits on the production cross-section of a heavy Higgs boson times the branching ratio to Z boson pairs. 95% confidence level upper limits range from 0.53 pb at m H =195 GeV to 0.008 pb at m H =950GeV for the gluon-fusion production mode and from 0.31pb at m H =195GeV to 0.009pb at m H =950GeV for the vector-boson-fusion production mode. The results are also interpreted in the context of Type-I and Type-II two-Higgs-doublet models.

Research Organization:
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
Atlas Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-05CH11231
OSTI ID:
1379045
Journal Information:
European Physical Journal. C, Particles and Fields, Vol. 76, Issue 1; ISSN 1434-6044
Publisher:
SpringerCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 179 works
Citation information provided by
Web of Science

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Search for a Standard Model Higgs boson in the mass range <mml:math altimg="si1.gif" overflow="scroll" xmlns:xocs="http://www.elsevier.com/xml/xocs/dtd" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ja="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:cals="http://www.elsevier.com/xml/common/cals/dtd"><mml:mn>200</mml:mn><mml:mtext>–</mml:mtext><mml:mn>600</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>GeV</mml:mtext></mml:math> in the <mml:math altimg="si2.gif" overflow="scroll" xmlns:xocs="http://www.elsevier.com/xml/xocs/dtd" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ja="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:cals="http://www.elsevier.com/xml/common/cals/dtd"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ℓ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ℓ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:math> decay channel with the ATLAS detector journal October 2012
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Search for the Standard Model Higgs boson in the decay channel <mml:math altimg="si1.gif" overflow="scroll" xmlns:xocs="http://www.elsevier.com/xml/xocs/dtd" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ja="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:cals="http://www.elsevier.com/xml/common/cals/dtd"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi>Z</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>⁎</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>ℓ</mml:mi></mml:math> with 4.8 fb−1 of pp collision data at <mml:math altimg="si2.gif" overflow="scroll" xmlns:xocs="http://www.elsevier.com/xml/xocs/dtd" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ja="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:cals="http://www.elsevier.com/xml/common/cals/dtd"><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mtext> TeV</mml:mtext></mml:math> with ATLAS journal April 2012
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Search for a standard model Higgs boson in the <mml:math altimg="si1.gif" overflow="scroll" xmlns:xocs="http://www.elsevier.com/xml/xocs/dtd" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ja="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:cals="http://www.elsevier.com/xml/common/cals/dtd"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ZZ</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>→</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ℓ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>ℓ</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>ν</mml:mi><mml:mo>¯</mml:mo></mml:mover></mml:math> decay channel using <mml:math altimg="si2.gif" overflow="scroll" xmlns:xocs="http://www.elsevier.com/xml/xocs/dtd" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ja="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:cals="http://www.elsevier.com/xml/common/cals/dtd"><mml:mn>4.7</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>fb</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math> of <mml:math altimg="si3.gif" overflow="scroll" xmlns:xocs="http://www.elsevier.com/xml/xocs/dtd" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ja="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:cals="http://www.elsevier.com/xml/common/cals/dtd"><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>TeV</mml:mtext></mml:math> data with the ATLAS detector journal October 2012
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Search for the Standard Model Higgs boson in the decay channel <mml:math altimg="si1.gif" overflow="scroll" xmlns:xocs="http://www.elsevier.com/xml/xocs/dtd" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:ja="http://www.elsevier.com/xml/ja/dtd" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:tb="http://www.elsevier.com/xml/common/table/dtd" xmlns:sb="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-bib/dtd" xmlns:ce="http://www.elsevier.com/xml/common/dtd" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:cals="http://www.elsevier.com/xml/common/cals/dtd"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi>Z</mml:mi><mml:msup><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>⁎</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>ℓ</mml:mi></mml:math> with the ATLAS detector journal November 2011
Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC text January 2018
Event generation with SHERPA 1.1 text January 2009
Vector-boson pair production and electroweak corrections in text January 2014
Measurements of Higgs boson production and couplings in the four-lepton channel in pp collisions at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV with the ATLAS detector text January 2015
Search for Invisible Decays of a Higgs Boson Produced in Association with a Z Boson in ATLAS text January 2014
Matching NLO QCD computations with Parton Shower simulations: the POWHEG method text January 2007
The anti-k_t jet clustering algorithm text January 2008
NLO Higgs boson production via gluon fusion matched with shower in POWHEG text January 2008
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Vector boson pair production at the LHC text January 2011
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Inadequacy of zero-width approximation for a light Higgs boson signal text January 2012
Gluon-induced Higgs-strahlung at next-to-leading order QCD text January 2012
Improved luminosity determination in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV using the ATLAS detector at the LHC text January 2013
Performance of jet substructure techniques for large-R jets in proton-proton collisions at sqrt(s) = 7 TeV using the ATLAS detector text January 2013
ZZ production at hadron colliders in NNLO QCD text January 2014
Measurements of Higgs boson production and couplings in the four-lepton channel in $pp$ collisions at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV with the ATLAS detector text January 2014
New Generation of Parton Distributions with Uncertainties from Global QCD Analysis text January 2002
Electroweak Radiative Corrections to Associated WH and ZH Production at Hadron Colliders text January 2003
NNLO QCD corrections to the Higgs-strahlung processes at hadron colliders text January 2003
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A New Method for Combining NLO QCD with Shower Monte Carlo Algorithms text January 2004
HDECAY: a Program for Higgs Boson Decays in the Standard Model and its Supersymmetric Extension text January 1997
Next-to-leading-order uncertainties in Higgs + 2 jets from gluon fusion journal May 2013
On the Generalized Harmonic Polylogarithms of One Complex Variable text January 2010
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Implications of a high-mass diphoton resonance for heavy quark searches journal November 2016
Lepton flavor changing Higgs boson decays in a two Higgs doublet model with a fourth generation of fermions journal June 2018
Capability of future linear colliders to discover heavy neutral CP-even and CP-odd Higgs bosons within type-I 2HDM journal August 2018
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Probing a scalar singlet-catalyzed electroweak phase transition with resonant di-Higgs boson production in the 4 b channel journal October 2019
Collider signatures of flavorful Higgs bosons journal December 2016
Resonant di-Higgs boson production in the b b ¯ W W channel: Probing the electroweak phase transition at the LHC journal August 2017
Light scalar dark matter extension of the type-II two-Higgs-doublet model journal August 2018
Scalar assisted singlet doublet fermion dark matter model and electroweak vacuum stability journal October 2018
Confronting the fourth generation two-Higgs-doublet model with the phenomenology of heavy Higgs bosons journal November 2018
Search for heavy ZZ resonances in the $$\ell ^+\ell ^-\ell ^+\ell ^-$$ ℓ + ℓ - ℓ + ℓ - and $$\ell ^+\ell ^-\nu \bar{\nu }$$ ℓ + ℓ - ν ν ¯ final states using proton–proton collisions at $$\sqrt{s}= 13$$ s = 13   $$\text {TeV}$$ TeV with the ATLAS detector journal April 2018
Revealing mass-degenerate states in Higgs boson signals journal December 2019
Current status of MSSM Higgs sector with LHC 13 TeV data journal April 2019
The second lightest CP-even Higgs boson signals in the NMSSM at the LHC journal April 2018
How to save the WIMP: global analysis of a dark matter model with two s-channel mediators text January 2016
Benchmarks for double Higgs production in the singlet-extended standard model at the LHC journal August 2017
Probing the Higgs Sector of the Minimal Left-Right Symmetric Model at Future Hadron Colliders text January 2016
Singlet-Catalyzed Electroweak Phase Transitions in the 100 TeV Frontier text January 2016
How to save the WIMP: global analysis of a dark matter model with two s-channel mediators text January 2016
Next-to-leading order unitarity fits in Two-Higgs-Doublet models with soft $\mathbb{Z}_2$ breaking text January 2016
Collider Signatures of Flavorful Higgs Bosons text January 2016

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