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Title: Search for Resonant and Nonresonant Higgs Boson Pair Production in the b b ¯ τ + τ - Decay Channel in p p Collisions at s = 13 TeV with the ATLAS Detector

Journal Article · · Physical Review Letters
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This Letter presents a search for exotic decays of the Higgs boson to a pair of new (pseudo)scalar particles, , where the a particle has a mass in the range 20–60 GeV, and where one of the a bosons decays into a pair of photons and the other to a pair of gluons. The search is performed in event samples enhanced in vector-boson fusion Higgs boson production by requiring two jets with large invariant mass in addition to the Higgs boson candidate decay products. The analysis is based on the full dataset of pp collisions at recorded in 2015 and 2016 with the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider, corresponding to an integrated luminosity of 36.7 fb-1. The data are in agreement with the Standard Model predictions and an upper limit at the 95% confidence level is placed on the production cross section times the branching ratio for the decay . This limit ranges from 3.1 pb to 9.0 pb depending on the mass of the a boson.

Research Organization:
Brookhaven National Laboratory (BNL), Upton, NY (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
ATLAS Collaboration
DOE Contract Number:
SC0012704
OSTI ID:
1499465
Report Number(s):
BNL-209286-2018-JACI; PRLTAO
Journal Information:
Physical Review Letters, Vol. 121, Issue 19; ISSN 0031-9007
Publisher:
American Physical Society (APS)
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (119)

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Search for Higgs Boson Pair Production in the γ γ b b ¯ Final State Using p p Collision Data at s = 8 TeV from the ATLAS Detector journal February 2015
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
A general framework for implementing NLO calculations in shower Monte Carlo programs: the POWHEG BOX journal June 2010
Higgs and Z boson associated production via gluon fusion in the SM and the 2HDM journal June 2015
Symmetry Breaking in Non-Abelian Gauge Theories journal March 1967
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Searching for the Kaluza-Klein graviton in bulk RS models journal September 2007
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Comix, a new matrix element generator journal December 2008
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Warped gravitons at the CERN LHC and beyond journal August 2007
Measurement of the Z/γ * boson transverse momentum distribution in pp collisions at s = 7 $$ \sqrt{s}=7 $$ TeV with the ATLAS detector journal September 2014
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
Search for additional heavy neutral Higgs and gauge bosons in the ditau final state produced in 36 fb−1 of pp collisions at s = 13 $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV with the ATLAS detector journal January 2018
Muon reconstruction performance of the ATLAS detector in proton–proton collision data at $$\sqrt{s}$$ s =13 TeV journal May 2016
Evidence for the associated production of the Higgs boson and a top quark pair with the ATLAS detector journal April 2018
Erratum to: Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal July 2013
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Presentation of search results: the CL s technique journal September 2002
Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal February 2011
Automatic spin-entangled decays of heavy resonances in Monte Carlo simulations journal March 2013
Erratum to “Pair production of neutral Higgs particles in gluon-gluon collisions” [Nucl. Phys. B 479 (1996) 46] journal October 1998
High-precision QCD at hadron colliders: Electroweak gauge boson rapidity distributions at next-to-next-to leading order journal May 2004
Performance of b -jet identification in the ATLAS experiment journal January 2016
NLO QCD corrections to Higgs pair production including dimension-6 operators journal September 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
The MSSM Higgs sector at a high MSUSY: reopening the low tan β regime and heavy Higgs searches journal October 2013
Luminosity determination in pp collisions at $$\sqrt{s}$$ s = 8 TeV using the ATLAS detector at the LHC journal November 2016
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Colour reconnections in Herwig++ journal November 2012
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Showcasing HH production: Benchmarks for the LHC and HL-LHC text January 2019
Measurement of the Triple Higgs Coupling at a HE-LHC text January 2018