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Office of Scientific and Technical Information

Title: Measurements of the Higgs boson production and decay rates and constraints on its couplings from a combined ATLAS and CMS analysis of the LHC pp collision data at $$$$\sqrt{s}=7 $$$$ and 8 TeV

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
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Combined ATLAS and CMS measurements of the Higgs boson production and decay rates, as well as constraints on its couplings to vector bosons and fermions, are presented. The combination is based on the analysis of five production processes, namely gluon fusion, vector boson fusion, and associated production with a W or a Z boson or a pair of top quarks, and of the six decay modes H → ZZ, W W , γγ, ττ, bb, and μμ. All results are reported assuming a value of 125.09 GeV for the Higgs boson mass, the result of the combined measurement by the ATLAS and CMS experiments. The analysis uses the CERN LHC proton-proton collision data recorded by the ATLAS and CMS experiments in 2011 and 2012, corresponding to integrated luminosities per experiment of approximately 5 fb$$^{–1}$$ at $$ \sqrt{s}=7 $$ TeV and 20 fb$$^{–1}$$ at $$ \sqrt{s}=8 $$ TeV. The Higgs boson production and decay rates measured by the two experiments are combined within the context of three generic parameterisations: two based on cross sections and branching fractions, and one on ratios of coupling modifiers. Several interpretations of the measurements with more model-dependent parameterisations are also given. The combined signal yield relative to the Standard Model prediction is measured to be 1.09 ± 0.11. The combined measurements lead to observed significances for the vector boson fusion production process and for the H → ττ decay of 5.4 and 5.5 standard deviations, respectively. In conclusion, the data are consistent with the Standard Model predictions for all parameterisations considered.

Research Organization:
Lawrence Berkeley National Lab. (LBNL), Berkeley, CA (United States); Fermi National Accelerator Lab. (FNAL), Batavia, IL (United States); Brookhaven National Lab. (BNL), Upton, NY (United States); SLAC National Accelerator Lab., Menlo Park, CA (United States); Lawrence Livermore National Lab. (LLNL), Livermore, CA (United States); Argonne National Lab. (ANL), Argonne, IL (United States); Princeton Univ., NJ (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
The ATLAS collaboration; CMS collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359; AC02-05CH11231; SC0007968
OSTI ID:
1322152
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1379548; OSTI ID: 1600016
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-16-259-CMS; CERN-EP-2016-100; ATLAS-HIGG-2015-07; CMS-HIG-15-002; arXiv:1606.02266; 1468068
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Vol. 2016, Issue 8; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer BerlinCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

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Observation and measurement of Higgs boson decays to W W * with the ATLAS detector journal July 2015
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Standard model Higgs-boson branching ratios with uncertainties journal September 2011
Constraints on the Higgs boson width from off-shell production and decay to Z-boson pairs journal September 2014
A brief introduction to PYTHIA 8.1 journal June 2008
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Radiative corrections to the semileptonic and hadronic Higgs-boson decays H→WW/ZZ→4 fermions journal February 2007
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Next-to-Next-to-Leading Order Higgs Production at Hadron Colliders journal May 2002
Observation of the diphoton decay of the Higgs boson and measurement of its properties journal October 2014
Strong and Electroweak Corrections to the Production of a Higgs Boson + 2 Jets via Weak Interactions at the Large Hadron Collider journal October 2007
Radiative corrections to Higgs boson production journal August 1991
Measurements of Higgs boson production and couplings in the four-lepton channel in p p collisions at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV with the ATLAS detector journal January 2015
Parton distributions for the LHC journal July 2009
Electroweak corrections to Higgs-strahlung off W/Z bosons at the Tevatron and the LHC with Hawk journal March 2012
Regularization and renormalization of gauge fields journal July 1972
Higgs Bosons from Two-Gluon Annihilation in Proton-Proton Collisions journal March 1978
Search for invisible decays of Higgs bosons in the vector boson fusion and associated ZH production modes journal August 2014
Search for a Higgs boson decaying into a Z and a photon in pp collisions at <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" xmlns:sa="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-aff/dtd"><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mtext> and </mml:mtext><mml:mn>8</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext>TeV</mml:mtext></mml:math> journal November 2013
Higgs boson production in bottom quark fusion at next-to-next-to-leading order journal July 2003
Extracting Higgs boson couplings from CERN LHC data journal December 2004
Next-to-leading order Higgs + 2 jet production via gluon fusion journal October 2006
Dynamical Model of Elementary Particles Based on an Analogy with Superconductivity. I journal April 1961
Higgs- and Z -boson Production with a Jet Veto journal November 2012
Study of the Mass and Spin-Parity of the Higgs Boson Candidate via Its Decays to Z Boson Pairs journal February 2013
Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal February 2011
Two-Higgs-doublet models and enhanced rates for a 125 GeV Higgs journal May 2013
Search for the standard model Higgs boson produced through vector boson fusion and decaying to b b ¯ journal August 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
Search for Higgs boson decays to a photon and a Z boson in pp collisions at <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" xmlns:sa="http://www.elsevier.com/xml/common/struct-aff/dtd"><mml:msqrt><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn></mml:math> and 8 TeV with the ATLAS detector journal May 2014
A Model of Leptons journal November 1967

Cited By (20)

Table 32 dataset January 2018
Invisible decay of the Higgs boson in the context of a thermal and nonthermal relic in MSSM journal May 2017
Search for associated production of a Higgs boson and a single top quark in proton-proton collisions at s = 13 TeV journal May 2019
Measurements of electroweak $$Wjj $$ W j j production and constraints on anomalous gauge couplings with the ATLAS detector journal July 2017
Measurement of the $$\mathrm {Z}/\gamma ^{*} \rightarrow \tau \tau $$ Z / γ ∗ → τ τ cross section in pp collisions at $$\sqrt{s} = 13 \hbox { TeV}$$ s = 13 TeV and validation of $$\tau $$ τ lepton analysis techniques journal September 2018
Search for single production of vector-like quarks decaying to a top quark and a $$\mathrm {W} $$ W boson in proton–proton collisions at $$\sqrt{s} = 13 \,\text {TeV} $$ s = 13 TeV journal January 2019
Search for rare decays of $$\mathrm {Z}$$ Z and Higgs bosons to $${\mathrm {J}/\psi } $$ J / ψ and a photon in proton-proton collisions at $$\sqrt{s}$$ s = 13 $$\,\text {TeV}$$ TeV journal January 2019
Search for dark matter produced in association with a Higgs boson decaying to a pair of bottom quarks in proton–proton collisions at $$\sqrt{s}=13\,\text {Te}\text {V} $$ s = 13 Te journal March 2019
Search for a heavy pseudoscalar boson decaying to a Z and a Higgs boson at $$\sqrt{s}=13\,\text {Te}\text {V} $$ s = 13 Te journal July 2019
Lepton Number Violation: Seesaw Models and Their Collider Tests journal May 2018
Higgs and BSM Studies at the LHC journal July 2019
Probing the Higgs boson-gluon coupling via the jet energy profile at e + e − colliders journal October 2018
Search for a Light Charged Higgs Boson Decaying to a W Boson and a C P -Odd Higgs Boson in Final States with e μ μ or μ μ μ in Proton-Proton Collisions at s = 13     TeV journal September 2019
FCNC decays of the Higgs bosons in the BGL model journal October 2018
Diphoton signal of a light pseudoscalar in the NMSSM at the LHC journal February 2017
Dark-photon searches via Z H production at e + e colliders journal September 2017
Light neutral C P -even Higgs boson within the next-to-minimal supersymmetric standard model at the Large Hadron Electron Collider journal September 2017
Stress testing the vector-boson-fusion approximation in multijet final states journal August 2018
Two Higgs bosons near 125 GeV in the NMSSM: beyond the narrow width approximation journal August 2017
Inclusive search for a highly boosted Higgs boson decaying to a bottom quark-antiquark pair text January 2017


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