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

Search for CP violation in t$$\overline{\textrm{t}}$$H and tH production in multilepton channels in proton-proton collisions at $$\sqrt{s}$$ = 13 TeV

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
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The charge-parity (CP) structure of the Yukawa interaction between the Higgs (H) boson and the top quark is measured in a data sample enriched in the t$$\overline{t}$$H and tH associated production, using 138 fb-1 of data collected in proton-proton collisions at $$\sqrt{s}$$ = 13 TeV by the CMS experiment at the CERN LHC. The study targets events where the H boson decays via H → WW or H → ττ and the top quarks decay via t → Wb: the W bosons decay either leptonically or hadronically, and final states characterized by the presence of at least two leptons are studied. Machine learning techniques are applied to these final states to enhance the separation of CP -even from CP -odd scenarios. Two-dimensional confidence regions are set on $$κ$$t and $$\widetilde{k}$$t, which are respectively defined as the CP -even and CP -odd top-Higgs Yukawa coupling modifiers. No significant fractional CP -odd contributions, parameterized by the quantity |$$f^{Htt}_{CP}$$| are observed; the parameter is determined to be |$$f^{Htt}_{CP}$$| = 0.59 with an interval of (0.24, 0.81) at 68% confidence level. The results are combined with previous results covering the H → ZZ and H → γγ decay modes, yielding two- and one-dimensional confidence regions on $$κ$$t and $$\widetilde{k}$$t, while |$$f^{Htt}_{CP}$$| is determined to be |$$f^{Htt}_{CP}$$| = 0.28 with an interval of |$$f^{Htt}_{CP}$$| < 0.55 at 68% confidence level, in agreement with the standard model CP -even prediction of |$$f^{Htt}_{CP}$$| = 0.
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:
2217209
Report Number(s):
CERN-EP-2022-157; CMS-HIG-21-006; FERMILAB-PUB--23-719-CMS; arXiv:2208.02686; oai:inspirehep.net:2132369
Journal Information:
Journal of High Energy Physics (Online), Journal Name: Journal of High Energy Physics (Online) Journal Issue: 7 Vol. 2023; ISSN 1029-8479
Publisher:
Springer NatureCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (44)

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Jet flavour classification using DeepJet journal December 2020
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Effective-field-theory approach to top-quark production and decay journal February 2011
Constraining anomalous Higgs boson couplings to the heavy-flavor fermions using matrix element techniques journal September 2016
Constraining Effective Field Theories with Machine Learning journal September 2018
Electroweak Symmetry Breaking via a Top Condensation Seesaw Mechanism journal September 1998
Comparative study of various algorithms for the merging of parton showers and matrix elements in hadronic collisions journal December 2007
Higgs characterisation at NLO in QCD: CP properties of the top-quark Yukawa interaction journal September 2014
Higgs production in association with a single top quark at the LHC journal June 2015
On the maximal use of Monte Carlo samples: re-weighting events at NLO accuracy journal December 2016
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Dynamical Likelihood Method for Reconstruction of Events with Missing Momentum. II. Mass Spectra for 2→2 Processes journal March 1991
XGBoost: A Scalable Tree Boosting System conference January 2016
Constraints on anomalous Higgs boson couplings to vector bosons and fermions in its production and decay using the four-lepton final state collection January 2021
A portrait of the Higgs boson by the CMS experiment ten years after the discovery collection January 2022
A detailed map of Higgs boson interactions by the ATLAS experiment ten years after the discovery collection January 2022
Constraints on anomalous Higgs boson couplings using production and decay information in the four-lepton final state collection January 2018
Evidence for associated production of a Higgs boson with a top quark pair in final states with electrons, muons, and hadronically decaying $\tau$ leptons at $\sqrt{s} =$ 13 TeV [Supplemental Data]
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dataset September 2018