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U.S. Department of Energy
Office of Scientific and Technical Information

Search for invisible decays of a Higgs boson using vector-boson fusion in pp collisions at √s = 8 TeV with the ATLAS detector

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
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A search for a Higgs boson produced via vector-boson fusion and decaying into invisible particles is presented, using 20.3 fb-1 of proton-proton collision data at a centre-of-mass energy of 8 TeV recorded by the ATLAS detector at the LHC. For a Higgs boson with a mass of 125 GeV, assuming the Standard Model production cross section, an upper bound of 0.28 is set on the branching fraction of H → invisible at 95% confidence level, where the expected upper limit is 0.31. Furthermore, the results are interpreted in models of Higgs-portal dark matter where the branching fraction limit is converted into upper bounds on the dark-matter-nucleon scattering cross section as a function of the dark-matter particle mass, and compared to results from the direct dark-matter detection experiments.
Research Organization:
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States); SLAC National Accelerator Laboratory (SLAC), Menlo Park, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC); USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP) (SC-25)
Contributing Organization:
The ATLAS collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-05CH11231; AC03-76SF00515
OSTI ID:
1239136
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1379052
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Journal Name: Journal of High Energy Physics (Online) Journal Issue: 1 Vol. 2016; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer BerlinCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (108)

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Vbfnlo: A parton level Monte Carlo for processes with electroweak bosons journal September 2009
Phenomenology of a leptonic goldstino and invisible Higgs boson decays journal February 2005
Search for ‘invisible’ Higgs signals at LHC via associated production with gauge bosons journal October 2003
Pileup subtraction using jet areas journal January 2008
Implications of LHC searches for Higgs-portal dark matter journal March 2012
Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC journal September 2012
Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC journal September 2012
Status of invisible Higgs decays journal June 2013
Looking for an invisible Higgs signal at the LHC journal October 2013
Invisible Higgs decay width vs. dark matter direct detection cross section in Higgs portal dark matter models journal September 2014
A Direct Empirical Proof of the Existence of Dark Matter journal August 2006
Presentation of search results: the CL s technique journal September 2002
New Generation of Parton Distributions with Uncertainties from Global QCD Analysis journal July 2002
ALPGEN, a generator for hard multiparton processes in hadronic collisions journal July 2003
A New Method for Combining NLO QCD with Shower Monte Carlo Algorithms journal November 2004
Single-top production in MC@NLO journal March 2006
Matching NLO QCD computations with parton shower simulations: the POWHEG method journal November 2007
The catchment area of jets journal April 2008
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
Single-top hadroproduction in association with a W boson journal July 2008
Event generation with SHERPA 1.1 journal February 2009
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QCD matrix elements and truncated showers journal May 2009
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Neutrino masses from large extra dimensions journal December 2001
High-precision QCD at hadron colliders: Electroweak gauge boson rapidity distributions at next-to-next-to leading order journal May 2004
Linear collider signals of an invisible Higgs boson in theories of large extra dimensions journal October 2004
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Electroweak gauge boson production at hadron colliders through O ( α s 2 ) journal December 2006
Search for squarks and gluinos with the ATLAS detector in final states with jets and missing transverse momentum using 4.7     fb − 1 of s = 7     TeV proton-proton collision data journal January 2013
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Strange Quark Condensate in the Nucleon in 2 + 1 Flavor QCD journal September 2009
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Silicon Detector Dark Matter Results from the Final Exposure of CDMS II journal December 2013
Search for Low-Mass Weakly Interacting Massive Particles Using Voltage-Assisted Calorimetric Ionization Detection in the SuperCDMS Experiment journal January 2014
Search for Dark Matter in Events with a Hadronically Decaying W or Z Boson and Missing Transverse Momentum in p p Collisions at s = 8     TeV with the ATLAS Detector journal January 2014
First Results from the LUX Dark Matter Experiment at the Sanford Underground Research Facility journal March 2014
Search for Invisible Decays of a Higgs Boson Produced in Association with a Z Boson in ATLAS journal May 2014
Search for Low-Mass Weakly Interacting Massive Particles with SuperCDMS journal June 2014
Constraint on the Photino Mass from Cosmology journal May 1983
The atlas calorimeter simulation FastCaloSim conference October 2010
K0πand K*0Σ+ photoproduction off the proton journal March 2008
The ATLAS Simulation Infrastructure journal September 2010
Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal February 2011
Electron performance measurements with the ATLAS detector using the 2010 LHC proton-proton collision data journal March 2012
Results from 730 kg days of the CRESST-II Dark Matter search journal April 2012
Jet energy measurement with the ATLAS detector in proton-proton collisions at $\sqrt{\mathrm{s}}=7\ \mathrm{TeV}$ journal March 2013
Direct detection of Higgs–portal dark matter at the LHC journal June 2013
Improved luminosity determination in pp collisions at $\sqrt {s} = 7\ \mathrm{TeV}$ using the ATLAS detector at the LHC journal August 2013
Search for invisible decays of Higgs bosons in the vector boson fusion and associated ZH production modes journal August 2014
Measurement of the muon reconstruction performance of the ATLAS detector using 2011 and 2012 LHC proton–proton collision data journal November 2014
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Jet energy measurement and its systematic uncertainty in proton–proton collisions at $$\sqrt{s}=7$$ s = 7  TeV with the ATLAS detector journal January 2015
Precise determination of the mass of the Higgs boson and tests of compatibility of its couplings with the standard model predictions using proton collisions at 7 and 8 $$\,\text {TeV}$$ TeV journal May 2015
Search for dark matter, extra dimensions, and unparticles in monojet events in proton–proton collisions at $$\sqrt{s} = 8$$ s = 8 $$\,{\mathrm{TeV}}\,$$ TeV journal May 2015
Identification and energy calibration of hadronically decaying tau leptons with the ATLAS experiment in pp collisions at $$\sqrt{s}=8$$ s = 8 $$\,\hbox {TeV}$$ TeV journal July 2015
Search for new phenomena in final states with an energetic jet and large missing transverse momentum in pp collisions at $$\sqrt{s}=8~$$ s = 8 TeV with the ATLAS detector journal July 2015
Search for invisible decays of the Higgs boson produced in association with a hadronically decaying vector boson in pp collisions at $$\sqrt{s} = 8$$ s = 8 TeV with the ATLAS detector journal July 2015
Observation of a new Boson at a mass of 125 gev with the cms Experiment at the lhc conference March 2015
Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC text January 2018
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Dark matter results from 225 live days of XENON100 data text January 2012
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Observation and measurement of Higgs boson decays to WW* with the ATLAS detector text January 2015

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Exploring collider signatures of the inert Higgs doublet model journal January 2017
Invisible decay of the Higgs boson in the context of a thermal and nonthermal relic in MSSM journal May 2017
Torsion as a dark matter candidate from the Higgs portal journal May 2017
Anatomy of the inert two-Higgs-doublet model in the light of the LHC and non-LHC dark matter searches journal February 2018
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Prospects for detecting light bosons at the FCC-ee and CEPC journal June 2018
Advancing LHC probes of dark matter from the inert two-Higgs-doublet model with the monojet signal journal January 2019
Search for Dark Matter and Supersymmetry with a Compressed Mass Spectrum in the Vector Boson Fusion Topology in Proton-Proton Collisions at s = 8     TeV journal January 2017
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Measurements of electroweak $$Wjj $$ W j j production and constraints on anomalous gauge couplings with the ATLAS detector journal July 2017
Constraints to Dark Matter from Inert Higgs Doublet Model journal January 2016
Combination of Searches for Invisible Higgs Boson Decays with the ATLAS Experiment. text January 2019
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Mini Review on Vector-Like Leptonic Dark Matter, Neutrino Mass, and Collider Signatures journal May 2019
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On the Maximal Strength of a First-Order Electroweak Phase Transition and its Gravitational Wave Signal text January 2018
An Introduction to Particle Dark Matter preprint January 2019