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Title: Search for the Higgs boson produced in association with a vector boson and decaying into two spin-zero particles in the H → aa → 4b channel in pp collisions at $$\sqrt{s}=13$$ TeV with the ATLAS detector

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
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A search for exotic decays of the Higgs boson into a pair of spin-zero particles, H → aa, where the a-boson decay sin to b-quarks promptly or with a mean proper lifetime cτa up to 6 mm and has a mass in the range of 20–60 GeV, is presented. The search is performed in events where the Higgs boson is produced in association with a W or Z boson, giving rise to a signature of one or two charged leptons (electrons or muons) and multiple jets from b-quark decays. The analysis is based on the dataset of proton-proton collisions at $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV recorded in 2015 and 2016 by the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider, corresponding to an integrated luminosity of 36.1 fb-1. No significant excess of events above the Standard Model background prediction is observed, and 95% confidence-level upper limits are derived for the production cross-sections for pp → WH, ZH and their combination, times the branching ratio of the decay chain H → aa → 4b. For a-bosons which decay promptly, the upper limit on the combination of cross-sections for WH and ZH times the branching ratio of H → aa → 4b ranges from 3.0 pb for ma = 20 GeV to 1.3 pb for ma = 60 GeV, assuming that the ratio of WH to ZH cross-sections follows the Standard Model prediction. For a-bosons with longer proper lifetimes, the most stringent limits are 1.8 pb and 0.68 pb, respectively, at cτa ~ 0.4 mm.

Research Organization:
Harvard Univ., Cambridge, MA (United States); SLAC National Accelerator Laboratory (SLAC), Menlo Park, CA (United States); Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
Contributing Organization:
The ATLAS collaboration
Grant/Contract Number:
SC0007881; AC02-76SF00515; AC02-05CH11231
OSTI ID:
1730923
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1481762; OSTI ID: 1490352
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Vol. 2018, Issue 10; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer BerlinCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English
Citation Metrics:
Cited by: 53 works
Citation information provided by
Web of Science

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