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Title: Search for a heavy Higgs boson decaying into a Z boson and another heavy Higgs boson in the ℓℓbb final state in pp collisions at s = 13 TeV with the ATLAS detector

Journal Article · · Physics Letters. B
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A search for a heavy neutral Higgs boson, A, decaying into a Z boson and another heavy Higgs boson, H, is performed using a data sample corresponding to an integrated luminosity of 36.1 fb-1 from proton–proton collisions at $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV recorded in 2015 and 2016 by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider. The search considers the Z boson decaying to electrons or muons and the H boson into a pair of b-quarks. No evidence for the production of an A boson is found. Considering each production process separately, the 95% confidence-level upper limits on the pp→A→ZH production cross-section times the branching ratio H→bb are in the range of 14–830 fb for the gluon–gluon fusion process and 26–570 fb for the b-associated process for the mass ranges 130–700 GeV of the H boson and 230–800 GeV of the A boson. The results are interpreted in the context of two-Higgs-doublet models.

Research Organization:
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC)
DOE Contract Number:
AC02-05CH11231
OSTI ID:
1480805
Journal Information:
Physics Letters. B, Vol. 783, Issue C; ISSN 0370-2693
Publisher:
Elsevier
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (48)

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Combination of searches for heavy resonances decaying to WW, WZ, ZZ, WH, and ZH boson pairs in proton–proton collisions at s = 8 and 13 TeV journal November 2017
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Performance of the ATLAS trigger system in 2015 journal May 2017
A brief introduction to PYTHIA 8.1 journal June 2008
Parton distributions with LHC data journal February 2013
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Electron and photon energy calibration with the ATLAS detector using LHC Run 1 data journal October 2014
Muon reconstruction performance of the ATLAS detector in proton–proton collision data at $$\sqrt{s}$$ s =13 TeV journal May 2016
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
Topological cell clustering in the ATLAS calorimeters and its performance in LHC Run 1 journal July 2017
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
Performance of algorithms that reconstruct missing transverse momentum in $$\sqrt{s}$$ s = 8 TeV proton–proton collisions in the ATLAS detector journal April 2017
Reconstruction of primary vertices at the ATLAS experiment in Run 1 proton–proton collisions at the LHC journal May 2017
W + W Production at Hadron Colliders in Next to Next to Leading Order QCD journal November 2014
W ± Z production at hadron colliders in NNLO QCD journal October 2016
ZZ production at the LHC: Fiducial cross sections and distributions in NNLO QCD journal November 2015
ZZ production at hadron colliders in NNLO QCD journal July 2014
Next-to-next-to-leading logarithm resummation for s -channel single top quark production journal March 2010
Next-to-next-to-leading-order collinear and soft gluon corrections for t -channel single top quark production journal May 2011
Two-loop soft anomalous dimensions for single top quark associated production with a W or H journal September 2010
Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal February 2011
Erratum to: Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal July 2013
Estimating the significance of a signal in a multi-dimensional search journal December 2011
Presentation of search results: the CL s technique journal September 2002
SusHi: A program for the calculation of Higgs production in gluon fusion and bottom-quark annihilation in the Standard Model and the MSSM journal June 2013
Next-to-Next-to-Leading Order Higgs Production at Hadron Colliders journal May 2002
Exclusive Higgs boson production with bottom quarks at hadron colliders journal April 2004
Higgs radiation off bottom quarks at the Fermilab Tevatron and the CERN LHC journal October 2004
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SusHi: A program for the calculation of Higgs production in gluon fusion and bottom-quark annihilation in the Standard Model and the MSSM dataset January 2019
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Cited By (7)

Detecting gravitational waves from cosmological phase transitions with LISA: an update journal March 2020
Constraints on a 2HDM with a singlet scalar and implications in the search for heavy bosons at the LHC journal September 2019
Search for neutral Higgs bosons decaying to b b ¯ in the flipped 2HDM at future e e + linear colliders journal July 2019
Higgs production in association with bottom quark pair at LHC journal February 2019
Capability of future linear colliders to discover heavy neutral CP-even and CP-odd Higgs bosons within type-I 2HDM journal August 2018
Natural stabilization of the Higgs boson’s mass and alignment journal March 2019
Production of t Z H and t Z h in 2HDM: Prospects for discovery at the LHC journal February 2020