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

Combination of Searches for Resonant Higgs Boson Pair Production Using p p Collisions at s = 13 TeV with the ATLAS Detector

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A combination of searches for a new resonance decaying into a Higgs boson pair is presented, using up to 139 fb 1 of p p collision data at s = 13 TeV recorded with the ATLAS detector at the LHC. The combination includes searches performed in three decay channels: b b ¯ b b ¯ , b b ¯ τ + τ , and b b ¯ γ γ . No excess above the expected Standard Model background is observed and upper limits are set at the 95% confidence level on the production cross section of Higgs boson pairs originating from the decay of a narrow scalar resonance with mass in the range 251 GeV–5 TeV. The observed (expected) limits are in the range 0.96–600 fb (1.2–390 fb). The limits are interpreted in the type-I two-Higgs-doublet model and the minimal supersymmetric standard model, and constrain parameter space not previously excluded by other searches.

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Sponsoring Organization:
USDOE
OSTI ID:
2371050
Journal Information:
Physical Review Letters, Journal Name: Physical Review Letters Journal Issue: 23 Vol. 132; ISSN 0031-9007; ISSN PRLTAO
Publisher:
American Physical SocietyCopyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (72)

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Search for charged Higgs bosons decaying into a top quark and a bottom quark at $$ \sqrt{\mathrm{s}} $$ = 13 TeV with the ATLAS detector journal June 2021
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The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations journal July 2014
Precise prediction of the MSSM Higgs boson masses for low MA journal July 2018
Search for resonant and non-resonant Higgs boson pair production in the $$ b\overline{b}{\tau}^{+}{\tau}^{-} $$ decay channel using 13 TeV pp collision data from the ATLAS detector journal July 2023
Search for Higgs boson pairs decaying to WW*WW*, WW*ττ, and ττττ in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV journal July 2023
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SusHi Bento: Beyond NNLO and the heavy- top limit journal March 2017
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Pileup subtraction using jet areas journal January 2008
Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC journal September 2012
Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC journal September 2012
Combination of searches for Higgs boson pairs in pp collisions at s = 13 TeV with the ATLAS detector journal January 2020
Search for a massive scalar resonance decaying to a light scalar and a Higgs boson in the four b quarks final state with boosted topology journal July 2023
The anatomy of electroweak symmetry breaking Tome II: The Higgs bosons in the Minimal Supersymmetric Model journal April 2008
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Production and integration of the ATLAS Insertable B-Layer journal May 2018
Electron and photon performance measurements with the ATLAS detector using the 2015–2017 LHC proton-proton collision data journal December 2019
Performance of the ATLAS muon triggers in Run 2 journal September 2020
The ATLAS Experiment at the CERN Large Hadron Collider journal August 2008
Combined measurements of Higgs boson production and decay using up to 80     fb − 1 of proton-proton collision data at s = 13     TeV collected with the ATLAS experiment journal January 2020
Search for resonant pair production of Higgs bosons in the bb¯bb¯ final state using pp collisions at s=13  TeV with the ATLAS detector journal May 2022
Search for Higgs boson pair production in the two bottom quarks plus two photons final state in pp collisions at s=13  TeV with the ATLAS detector journal September 2022
A Theory of Spontaneous T Violation journal August 1973
The decoupling limit in the Georgi-Machacek model journal July 2014
Double Higgs boson production and decay in Randall-Sundrum model at hadron colliders journal December 2015
High-Precision Predictions for the Light C P -Even Higgs Boson Mass of the Minimal Supersymmetric Standard Model journal April 2014
Combination of Searches for Higgs Boson Pair Production in Proton-Proton Collisions at s = 13     TeV journal March 2019
Search for Heavy Higgs Bosons Decaying into Two Tau Leptons with the ATLAS Detector Using p p Collisions at s = 13     TeV journal July 2020
Next-to-Next-to-Leading Order Higgs Production at Hadron Colliders journal May 2002
Herwig++ physics and manual journal November 2008
Trial factors for the look elsewhere effect in high energy physics journal October 2010
Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal February 2011
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
On the NLO QCD corrections to the production of the heaviest neutral Higgs scalar in the MSSM journal June 2012
Erratum to: Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal July 2013
Herwig 7.0/Herwig++ 3.0 release note journal April 2016
Parameterized neural networks for high-energy physics journal April 2016
Precise prediction for the light MSSM Higgs-boson mass combining effective field theory and fixed-order calculations journal September 2016
Performance of the ATLAS trigger system in 2015 journal May 2017
Topological cell clustering in the ATLAS calorimeters and its performance in LHC Run 1 journal July 2017
Jet reconstruction and performance using particle flow with the ATLAS Detector journal July 2017
Reconciling EFT and hybrid calculations of the light MSSM Higgs-boson mass journal January 2018
MSSM Higgs benchmark scenarios for Run 2 and beyond: the low $$\tan \beta $$ tan β region journal March 2019
ATLAS b-jet identification performance and efficiency measurement with $$t{\bar{t}}$$tt¯ events in pp collisions at $$\sqrt{s}=13$$s=13 TeV journal November 2019
Performance of electron and photon triggers in ATLAS during LHC Run 2 journal January 2020
Search for heavy resonances decaying into a pair of Z bosons in the $$\ell ^+\ell ^-\ell '^+\ell '^-$$ and $$\ell ^+\ell ^-\nu {{\bar{\nu }}}$$ final states using 139 $$\mathrm {fb}^{-1}$$ of proton–proton collisions at $$\sqrt{s} = 13\,$$TeV with the ATLAS detector journal April 2021
Configuration and performance of the ATLAS b-jet triggers in Run 2 journal December 2021
Performance of the ATLAS Level-1 topological trigger in Run 2 journal January 2022
ATLAS flavour-tagging algorithms for the LHC Run 2 pp collision dataset journal July 2023
Towards high-precision predictions for the MSSM Higgs sector journal May 2003
The Next-To-Minimal Supersymmetric Extension of the Standard Model Reviewed journal July 2010