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

Search for $$\mathrm{t\overline{t}}$$H production in the H $$\rightarrow$$ $$\mathrm{b\overline{b}}$$ decay channel with leptonic $$\mathrm{t\overline{t}}$$ decays in proton-proton collisions at $$\sqrt{s} =$$ 13 TeV

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
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A search is presented for the associated production of a standard model Higgs boson with a top quark-antiquark pair ($$\mathrm{t\overline{t}}$$H), in which the Higgs boson decays into a b quark-antiquark pair, in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy $$\sqrt{s} =$$ 13 TeV. The data correspond to an integrated luminosity of 35.9 fb$$^{-1}$$ recorded with the CMS detector at the CERN LHC. Candidate $$\mathrm{t\overline{t}}$$H events are selected that contain either one or two electrons or muons from the $$\mathrm{t\overline{t}}$$ decays and are categorised according to the number of jets. Multivariate techniques are employed to further classify the events and eventually discriminate between signal and background. The results are characterised by an observed $$\mathrm{t\overline{t}}$$H signal strength relative to the standard model cross section, $$\mu = \sigma$$ / $$\sigma_{\mathrm{SM}}$$, under the assumption of a Higgs boson mass of 125 GeV. A combined fit of multivariate discriminant distributions in all categories results in an observed (expected) upper limit on $$\mu$$ of 1.5 (0.9) at 95% confidence level, and a best fit value of 0.72 $$\pm$$ 0.24 (stat) $$\pm$$ 0.38 (syst), corresponding to an observed (expected) signal significance of 1.6 (2.2) standard deviations above the background-only hypothesis.
Research Organization:
Brown Univ., Providence, RI (United States); Fermi National Accelerator Lab. (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP) (SC-25)
Contributing Organization:
The CMS collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359; SC0010010
OSTI ID:
1439078
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1596575
Report Number(s):
CERN-EP--2018-065; CMS-HIG--17-026; FERMILAB-PUB--18-200-CMS; arXiv:1804.03682; 1667189
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Journal Name: Journal of High Energy Physics (Online) Journal Issue: 3 Vol. 2019; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer BerlinCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

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Merging meets matching in MC@NLO journal December 2012
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Confidence level computation for combining searches with small statistics journal September 1999
Electroweak symmetry breaking and extra dimensions journal November 2000
HATHOR – HAdronic Top and Heavy quarks crOss section calculatoR journal April 2011
Top++: A program for the calculation of the top-pair cross-section at hadron colliders journal November 2014
An introduction to PYTHIA 8.2 journal June 2015
HatHor  for single top-quark production: Updated predictions and uncertainty estimates for single top-quark production in hadronic collisions journal June 2015
Light Kaluza–Klein states in Randall–Sundrum models with custodial SU(2) journal December 2006
Hadronic top-quark pair production with NNLL threshold resummation journal February 2012
Top-pair production at hadron colliders with next-to-next-to-leading logarithmic soft-gluon resummation journal April 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
Measurements of Higgs boson production and couplings in diboson final states with the ATLAS detector at the LHC journal October 2013
Evidence for the spin-0 nature of the Higgs boson using ATLAS data journal October 2013
Search for the associated production of the Higgs boson with a top quark pair in multilepton final states with the ATLAS detector journal October 2015
Measurements of t t ¯ cross sections in association with b jets and inclusive jets and their ratio using dilepton final states in pp collisions at s = 13 TeV journal January 2018
Observation of the Higgs boson decay to a pair of τ leptons with the CMS detector journal April 2018
Evidence for the Higgs boson decay to a bottom quark–antiquark pair journal May 2018
A precision measurement of the mass of the top quark journal January 2004
Evidence for the direct decay of the 125 GeV Higgs boson to fermions journal January 2014
Presentation of search results: the CL s technique journal September 2002
A New Method for Combining NLO QCD with Shower Monte Carlo Algorithms journal November 2004
Matching NLO QCD computations with parton shower simulations: the POWHEG method journal November 2007
Electroweak symmetry breaking from a holographic fourth generation journal December 2007
The catchment area of jets journal April 2008
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
Event generation with SHERPA 1.1 journal February 2009
NLO single-top production matched with shower in POWHEG: s - and t -channel contributions journal September 2009
Performance of electron reconstruction and selection with the CMS detector in proton-proton collisions at √ s = 8 TeV journal June 2015
Description and performance of track and primary-vertex reconstruction with the CMS tracker journal October 2014
Phenomenology of the little Higgs model journal May 2003
Top quarks and electroweak symmetry breaking in little Higgs models journal April 2004
Top partners in little Higgs theories with T parity journal September 2006
Light custodians in natural composite Higgs models journal March 2007
Constraints on the spin-parity and anomalous H V V couplings of the Higgs boson in proton collisions at 7 and 8 TeV journal July 2015
Evidence for the associated production of the Higgs boson and a top quark pair with the ATLAS detector journal April 2018
Search for the standard model Higgs boson produced in association with top quarks and decaying into a b b ¯ pair in p p collisions at s = 13     TeV with the ATLAS detector journal April 2018
Measurement of differential cross sections for the production of top quark pairs and of additional jets in lepton + jets events from p p collisions at s = 13     TeV journal June 2018
Scattering Amplitudes with Open Loops journal March 2012
Percent-Level-Precision Physics at the Tevatron: Next-to-Next-to-Leading Order QCD Corrections to q q ¯ → t t ¯ + X journal September 2012
Total Top-Quark Pair-Production Cross Section at Hadron Colliders Through O ( α S 4 ) journal June 2013
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
Measurement of the Inelastic Proton-Proton Cross Section at s = 13     TeV with the ATLAS Detector at the LHC journal October 2016
Large Hadron Collider Tests of the Little Higgs Model journal June 2003
The Jackknife, the Bootstrap and Other Resampling Plans book January 1982
Single-top Wt-channel production matched with parton showers using the POWHEG method journal February 2011
Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal February 2011
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
Tuning PYTHIA 8.1: the Monash 2013 tune journal August 2014
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 a standard model Higgs boson produced in association with a top-quark pair and decaying to bottom quarks using a matrix element method journal June 2015
Search for the Standard Model Higgs boson produced in association with top quarks and decaying into $$\varvec{b\bar{b}}$$ b b ¯ in $$\varvec{pp}$$ p p collisions at $$\sqrt{\mathbf{s}}= \varvec{8{{\,\mathrm TeV}}}$$ s = 8 T e V with the ATLAS detector journal July 2015
Measurements of fiducial cross-sections for $$t\bar{t}$$ t t ¯ production with one or two additional b-jets in pp collisions at $$\sqrt{s}$$ s =8 TeV using the ATLAS detector journal January 2016
Event generator tunes obtained from underlying event and multiparton scattering measurements journal March 2016
Measurement of $$\mathrm {t}\overline{\mathrm {t}}$$ t t ¯ production with additional jet activity, including $$\mathrm {b}$$ b quark jets, in the dilepton decay channel using pp collisions at $$\sqrt{s} = 8\,\text {TeV} $$ s = 8 TeV journal July 2016
Search for standard model production of four top quarks with same-sign and multilepton final states in proton–proton collisions at $$\sqrt{s} = 13\,\text {TeV} $$ s = 13 TeV journal February 2018
New NLOPS predictions for $$\varvec{t \bar{t} +b}$$ t t ¯ + b -jet production at the LHC journal June 2018
Observation of a new Boson at a mass of 125 gev with the cms Experiment at the lhc conference March 2015
Dynamical Likelihood Method for Reconstruction of Events with Missing Momentum. I. Method and Toy Models journal December 1988
Multivariate Analysis Methods in Particle Physics journal November 2011
Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC text January 2018
Constraints on the spin-parity and anomalous H V V couplings of the Higgs boson in proton collisions at 7 and 8 TeV text January 2015
Search for standard model production of four top quarks with same-sign and multilepton final states in proton–proton collisions at $\sqrt{s} = 13\,\text {TeV} $ text January 2018
Evidence for the Higgs boson decay to a bottom quark–antiquark pair text January 2018
Evidence for the associated production of the Higgs boson and a top quark pair with the ATLAS detector text January 2018
Constraints on the spin-parity and anomalous HVV couplings of the Higgs boson in proton collisions at 7 and 8 TeV text January 2015
Matching NLO QCD computations with Parton Shower simulations: the POWHEG method text January 2007
Electroweak Symmetry Breaking from a Holographic Fourth Generation text January 2007
The anti-k_t jet clustering algorithm text January 2008
Vector boson pair production at the LHC text January 2011
Top-pair production at hadron colliders with next-to-next-to-leading logarithmic soft-gluon resummation text January 2011
New Higgs Production Mechanism in Composite Higgs Models text January 2012
NNLO corrections to top-pair production at hadron colliders: the all-fermionic scattering channels text January 2012
Merging meets matching in MC@NLO text January 2012
NNLO corrections to top pair production at hadron colliders: the quark-gluon reaction text January 2012
HATHOR for single top-quark production: Updated predictions and uncertainty estimates for single top-quark production in hadronic collisions text January 2014
Top Quarks and Electroweak Symmetry Breaking in Little Higgs Models text January 2003
Top Partners in Little Higgs Theories with T-parity text January 2005
Light Kaluza-Klein States in Randall-Sundrum Models with Custodial SU(2) text January 2006
Light custodians in natural composite Higgs models text January 2006
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations text January 2014
Scattering amplitudes with open loops text January 2012
Merging meets matching in MC@NLO text January 2012
Search for a standard model Higgs boson produced in association with a top-quark pair and decaying to bottom quarks using a matrix element method text January 2015
Event generator tunes obtained from underlying event and multiparton scattering measurements text January 2016
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The Gauge-Higgs legacy of the LHC run II journal January 2019
Constraining new physics from Higgs measurements with Lilith: update to LHC Run 2 results journal January 2019
MSSM Higgs Benchmark Scenarios for Run 2 and Beyond: the low $\tan\beta$ region text January 2019