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Title: Evidence for the associated production of the Higgs boson and a top quark pair with the ATLAS detector

Here, a search for the associated production of the Higgs boson with a top quark pair ($$t\bar{t}$$H) is reported. The search is performed in multilepton final states using a data set corresponding to an integrated luminosity of 36.1 fb -1 of proton-proton collision data recorded by the ATLAS experiment at a center-of-mass energy $$\sqrt{s}$$ = 13 TeV at the Large Hadron Collider. Higgs boson decays to WW*, ττ, and ZZ* are targeted. Seven final states, categorized by the number and flavor of charged-lepton candidates, are examined for the presence of the Standard Model Higgs boson with a mass of 125 GeV and a pair of top quarks. An excess of events over the expected background from Standard Model processes is found with an observed significance of 4.1 standard deviations, compared to an expectation of 2.8 standard deviations. The best fit for the $$t\bar{t}$$H production cross section is σ($$t\bar{t}$$H) = $${790}_{-210}^{+230}$$ fb, in agreement with the Standard Model prediction of $${507}_{-50}^{+35}$$ fb. The combination of this result with other $$t\bar{t}$$H searches from the ATLAS experiment using the Higgs boson decay modes to $$b\bar{b}$$, γγ and ZZ* → 4ℓ, has an observed significance of 4.2 standard deviations, compared to an expectation of 3.8 standard deviations. This provides evidence for the $$t\bar{t}$$H production mode.
Authors:
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Publication Date:
Grant/Contract Number:
AC02-76SF00515
Type:
Accepted Manuscript
Journal Name:
Physical Review D
Additional Journal Information:
Journal Volume: 97; Journal Issue: 7; Journal ID: ISSN 2470-0010
Publisher:
American Physical Society (APS)
Research Org:
SLAC National Accelerator Lab., Menlo Park, CA (United States)
Sponsoring Org:
USDOE; European Organization for Nuclear Research (CERN), Geneva (Switzerland)
Contributing Orgs:
ATLAS Collaboration
Country of Publication:
United States
Language:
English
Subject:
43 PARTICLE ACCELERATORS; 72 PHYSICS OF ELEMENTARY PARTICLES AND FIELDS; spontaneous symmetry breaking; higgs bosons; top quark
OSTI Identifier:
1435908