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Office of Scientific and Technical Information

Title: Measurement of the Inclusive and Differential Higgs Boson Production Cross Sections in the Decay Mode to a Pair of τ Leptons in p p Collisions at s = 13 TeV

Journal Article · · Physical Review Letters
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Measurements of the inclusive and differential fiducial cross sections of the Higgs boson are presented, using the τ lepton decay channel. The differential cross sections are measured as functions of the Higgs boson transverse momentum, jet multiplicity, and transverse momentum of the leading jet in the event, if any. The analysis is performed using proton-proton collision data collected with the CMS detector at the LHC at a center-of-mass energy of 13 TeV and corresponding to an integrated luminosity of 138 fb - 1 . These are the first differential measurements of the Higgs boson cross section in the final state of two τ leptons. In final states with a large jet multiplicity or with a Lorentz-boosted Higgs boson, these measurements constitute a significant improvement over measurements performed in other final states.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Laboratory (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)
Contributing Organization:
CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359
OSTI ID:
1846213
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1831955
Report Number(s):
CMS-HIG-20-015; CERN-EP-2021-134; FERMILAB-PUB-21-404-CMS; arXiv:2107.11486; PRLTAO; 081805
Journal Information:
Physical Review Letters, Journal Name: Physical Review Letters Vol. 128 Journal Issue: 8; ISSN 0031-9007
Publisher:
American Physical SocietyCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (52)

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Higgsstrahlung at NNLL + NNLO matched to parton showers in GENEVA journal November 2019
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Performance of reconstruction and identification of τ leptons decaying to hadrons and v τ in pp collisions at √ s =13 TeV journal October 2018
Impact of heavy quark masses on parton distributions and LHC phenomenology journal August 2011
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations journal July 2014
Performance of missing transverse momentum reconstruction in proton-proton collisions at √ s = 13 TeV using the CMS detector journal July 2019
Comparative study of various algorithms for the merging of parton showers and matrix elements in hadronic collisions journal December 2007
Parton distributions from high-precision collider data: NNPDF Collaboration journal October 2017
Handbook of LHC Higgs cross sections: 4. Deciphering the nature of the Higgs sector text May 2017
Matching NLO QCD computations with parton shower simulations: the POWHEG method journal November 2007
W + W Production at Hadron Colliders in Next to Next to Leading Order QCD journal November 2014
Measurements of production cross sections of the Higgs boson in the four-lepton final state in proton–proton collisions at $$\sqrt{s} = 13\,\text {TeV} $$ journal June 2021
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NLO Higgs boson production via gluon fusion matched with shower in POWHEG journal April 2009
Unbiased global determination of parton distributions and their uncertainties at NNLO and at LO journal February 2012
Standard model Higgs-boson branching ratios with uncertainties journal September 2011
Constraining Light-Quark Yukawa Couplings from Higgs Distributions journal March 2017
Review of Particle Physics journal August 2020
Precision luminosity measurement in proton–proton collisions at $$\sqrt{s} = 13\,\hbox {TeV}$$ in 2015 and 2016 at CMS journal September 2021
A New Method for Combining NLO QCD with Shower Monte Carlo Algorithms journal November 2004
Jet pair production in POWHEG journal April 2011
Measurement of inclusive and differential Higgs boson production cross sections in the diphoton decay channel in proton-proton collisions at s = 13 $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV journal January 2019
Combined measurement of differential and total cross sections in the H → γγ and the H → ZZ⁎ → 4ℓ decay channels at s = 13 TeV with the ATLAS detector journal November 2018
Extraction and validation of a new set of CMS pythia8 tunes from underlying-event measurements journal January 2020
Cross-section measurements of the Higgs boson decaying into a pair of τ -leptons in proton-proton collisions at s = 13 TeV with the ATLAS detector journal April 2019
Top++: A program for the calculation of the top-pair cross-section at hadron colliders journal November 2014
Identification of heavy-flavour jets with the CMS detector in pp collisions at 13 TeV journal May 2018
Modeling BSM effects on the Higgs transverse-momentum spectrum in an EFT approach journal March 2017
An introduction to PYTHIA 8.2 journal June 2015
An embedding technique to determine ττ backgrounds in proton-proton collision data journal June 2019
Robust Independent Validation of Experiment and Theory: Rivet version 3 journal January 2020
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Jet energy scale and resolution in the CMS experiment in pp collisions at 8 TeV journal February 2017
TUnfold, an algorithm for correcting migration effects in high energy physics journal October 2012
Finite quark-mass effects in the NNLOPS POWHEG+MiNLO Higgs generator journal May 2015
Electron and photon reconstruction and identification with the CMS experiment at the CERN LHC journal May 2021
Particle-flow reconstruction and global event description with the CMS detector journal October 2017
NNLOPS simulation of Higgs boson production journal October 2013