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Office of Scientific and Technical Information

Title: Constraints on anomalous HVV couplings from the production of Higgs bosons decaying to τ lepton pairs

Journal Article · · Physical Review. D.
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A study is presented of anomalous $HVV$ interactions of the Higgs boson, including its $CP$ properties. The study uses Higgs boson candidates produced mainly in vector boson fusion and gluon fusion that subsequently decay to a pair of $$τ$$ leptons. The data were recorded by the CMS experiment at the LHC in 2016 at a center-of-mass energy of 13 TeV and correspond to an integrated luminosity of $$\mathrm{35.9 fb^{-1}}$$. A matrix element technique is employed for the analysis of anomalous interactions. The results are combined with those from the $H→4ℓ$ decay channel presented earlier, yielding the most stringent constraints on anomalous Higgs boson couplings to electroweak vector bosons expressed as effective cross section fractions and phases: the $CP$-violating parameter $$f_{a3}cos(Φ_{a3})=(\mathrm{0.00±0.27)×10^{-3}}$$ and the $CP$-conserving parameters $$f_{a2}cos(Φ_{a2})=(\mathrm{0.08_{-0.21}^{+1.04})×10^{-3}}$$, $$f_{Λ1}cos(Φ_{Λ1})=(\mathrm{0.00_{-0.09}^{+0.53})×10^{-3}}$$, and $$f_{Λ1}^{Zγ}cos(Φ_{Λ1}^{Zγ})=(\mathrm{0.0_{-1.3}^{+1.1})×10^{-3}}$$. The current dataset does not allow for precise constraints on $CP$ properties in the gluon fusion process. The results are consistent with standard model expectations.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States); Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA (United States); Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP) (SC-25)
Contributing Organization:
CMS Collaboration
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359; AC02-05CH11231; SC0007968
OSTI ID:
1503009
Alternate ID(s):
OSTI ID: 1600020; OSTI ID: 1603555; OSTI ID: 2259232
Report Number(s):
FERMILAB-PUB--19-118-CMS; arXiv:1903.06973; CMS-HIG--17-034; CERN-EP--2019-029; oai:inspirehep.net:1725474
Journal Information:
Physical Review. D., Journal Name: Physical Review. D. Journal Issue: 11 Vol. 100; ISSN PRVDAQ; ISSN 2470-0010
Publisher:
American Physical Society (APS)Copyright Statement
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (128)

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Reconstruction of the Higgs mass in Hττ Events by Dynamical Likelihood techniques journal June 2014
Measurement of the properties of a Higgs boson in the four-lepton final state text January 2014
Measurements of the Higgs boson width and anomalous HVV couplings from on-shell and off-shell production in the four-lepton final state text January 2019
Higgs boson look-alikes at the LHC journal July 2010
Constraining C P -violating Higgs sectors at the LHC using gluon fusion journal October 2014
Performance of electron reconstruction and selection with the CMS detector in proton-proton collisions at √ s = 8 TeV journal June 2015
Matching NLO QCD computations with Parton Shower simulations: the POWHEG method text January 2007
A framework for Higgs characterisation text January 2013
Constraining anomalous Higgs boson couplings to the heavy flavor fermions using matrix element techniques text January 2016
Limits on the Higgs boson lifetime and width from its decay to four charged leptons text January 2015
Constraints on the spin-parity and anomalous H V V couplings of the Higgs boson in proton collisions at 7 and 8 TeV journal July 2015
Constraining anomalous Higgs boson couplings to the heavy-flavor fermions using matrix element techniques journal September 2016
A framework for Higgs characterisation journal November 2013
Partial-symmetries of weak interactions journal February 1961
Observation of the Higgs boson decay to a pair of τ leptons with the CMS detector journal April 2018
Combined search for anomalous pseudoscalar HVV couplings in VH ( H → b b ‾ ) production and H → VV decay journal August 2016
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Reconstruction and identification of τ lepton decays to hadrons and ντ at CMS text January 2016
Anomalous Higgs boson couplings in vector boson fusion at the CERN LHC text January 2006
The Large-Sample Distribution of the Likelihood Ratio for Testing Composite Hypotheses journal March 1938
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Extended maximum likelihood journal December 1990
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Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC journal September 2012
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Measurement of the properties of a Higgs boson in the four-lepton final state journal May 2014
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Determining the Structure of Higgs Couplings at the CERN Large Hadron Collider journal January 2002
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Study of the Mass and Spin-Parity of the Higgs Boson Candidate Via Its Decays to Z Boson Pairs text January 2013
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
Higgs production via gluon fusion in the POWHEG approach in the SM and in the MSSM journal February 2012
Measurements of the $$\mathrm {p}\mathrm {p}\rightarrow \mathrm{Z}\mathrm{Z}$$ p p → Z Z production cross section and the $$\mathrm{Z}\rightarrow 4\ell $$ Z → 4 ℓ branching fraction, and constraints on anomalous triple gauge couplings at $$\sqrt{s} = 13\,\text {TeV} $$ s = 13 TeV journal February 2018
The anti-k_t jet clustering algorithm text January 2008
Constraints on the spin-parity and anomalous HVV couplings of the Higgs boson in proton collisions at 7 and 8 TeV text January 2015
Measurement of inclusive and differential cross sections in the H → ZZ * → 4ℓ decay channel in pp collisions at s = 13 $$ \sqrt{s}=13 $$ TeV with the ATLAS detector journal October 2017
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Comparative study of various algorithms for the merging of parton showers and matrix elements in hadronic collisions journal December 2007
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Test of CP Invariance in vector-boson fusion production of the Higgs boson using the $Optimal$ $Observable$ method in the ditau decay channel with the ATLAS detector text January 2016
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Dispelling the N^3 myth for the Kt jet-finder text January 2005
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FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
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Global Conservation Laws and Massless Particles journal November 1964
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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
Merging meets matching in MC@NLO text January 2012
Dispelling the N3 myth for the kt jet-finder journal September 2006
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Unbiased global determination of parton distributions and their uncertainties at NNLO and at LO preprint January 2011
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Geant4—a simulation toolkit
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