DOE PAGES title logo U.S. Department of Energy
Office of Scientific and Technical Information

Title: Measurement of the properties of Higgs boson production at $$\sqrt{s}$$ = 13 TeV in the H → γγ channel using 139 fb-1 of pp collision data with the ATLAS experiment

Journal Article · · Journal of High Energy Physics (Online)
 [1]; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; more »; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; « less
  1. University of Michigan, Ann Arbor MI

Measurements of Higgs boson production cross-sections are carried out in the diphoton decay channel using 139 fb-1 of pp collision data at $$\sqrt{s}$$ = 13 TeV collected by the ATLAS experiment at the LHC. The analysis is based on the definition of 101 distinct signal regions using machine-learning techniques. The inclusive Higgs boson signal strength in the diphoton channel is measured to be $$1.04^{+0.10}_{-0.09}$$. Cross-sections for gluon-gluon fusion, vector-boson fusion, associated production with a W or Z boson, and top associated production processes are reported. An upper limit of 10 times the Standard Model prediction is set for the associated production process of a Higgs boson with a single top quark, which has a unique sensitivity to the sign of the top quark Yukawa coupling. Higgs boson production is further characterized through measurements of Simplified Template Cross-Sections (STXS). In total, cross-sections of 28 STXS regions are measured. The measured STXS cross-sections are compatible with their Standard Model predictions, with a p-value of 93%. The measurements are also used to set constraints on Higgs boson coupling strengths, as well as on new interactions beyond the Standard Model in an effective field theory approach. No significant deviations from the Standard Model predictions are observed in these measurements, which provide significant sensitivity improvements compared to the previous ATLAS results.

Research Organization:
Univ. of Michigan, Ann Arbor, MI (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC)
Contributing Organization:
ATLAS Collaboration
Grant/Contract Number:
SC0007859
OSTI ID:
2345888
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 (103)

QCD Effects in Higgs Physics journal April 1999
Finite top quark mass effects in NNLO Higgs boson production at LHC journal February 2010
Higgs production via gluon fusion in the POWHEG approach in the SM and in the MSSM journal February 2012
Gluon-induced Higgs-strahlung at next-to-leading order QCD journal February 2013
Electroweak corrections to Higgs-strahlung off W/Z bosons at the Tevatron and the LHC with Hawk journal March 2012
Automatic spin-entangled decays of heavy resonances in Monte Carlo simulations journal March 2013
On the characterisation of the underlying event journal April 2010
QCD matrix elements + parton showers. The NLO case journal April 2013
Disentangling Higgs-top couplings in associated production journal April 2014
Parton distributions for the LHC run II journal April 2015
SMEFTsim 3.0 — a practical guide journal April 2021
Merging H/W/Z + 0 and 1 jet at NLO with no merging scale: a path to parton shower + NNLO matching journal May 2013
Finite quark-mass effects in the NNLOPS POWHEG+MiNLO Higgs generator journal May 2015
High precision determination of the gluon fusion Higgs boson cross-section at the LHC journal May 2016
vh@nnlo-v2: new physics in Higgs Strahlung journal May 2018
A general framework for implementing NLO calculations in shower Monte Carlo programs: the POWHEG BOX journal June 2010
Electroweak and QCD corrections to top-pair hadroproduction in association with heavy bosons journal June 2015
NLO Higgs boson production plus one and two jets using the POWHEG BOX, MadGraph4 and MCFM journal July 2012
The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations journal July 2014
A critical appraisal of NLO+PS matching methods journal September 2012
Dimension-six terms in the Standard Model Lagrangian journal October 2010
MINLO: multi-scale improved NLO journal October 2012
Transverse-momentum resummation: Higgs boson production at the Tevatron and the LHC journal November 2011
Soft gluon resummation for gluon-induced Higgs Strahlung journal November 2014
Merging meets matching in MC@NLO journal December 2012
The SMEFTsim package, theory and tools journal December 2017
Effective lagrangian analysis of new interactions and flavour conservation journal May 1986
HDECAY: a program for Higgs boson decays in the Standard Model and its supersymmetric extension journal January 1998
The EvtGen particle decay simulation package journal April 2001
Geant4—a simulation toolkit
  • Agostinelli, S.; Allison, J.; Amako, K.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 506, Issue 3 https://doi.org/10.1016/S0168-9002(03)01368-8
journal July 2003
Isolated photons in perturbative QCD journal June 1998
NLO QCD corrections to production in hadron collisions journal March 2003
A brief introduction to PYTHIA 8.1 journal June 2008
vh@nnlo—Higgs Strahlung at hadron colliders journal March 2013
An introduction to PYTHIA 8.2 journal June 2015
HAWK  2.0: A Monte Carlo program for Higgs production in vector-boson fusion and Higgs strahlung at hadron colliders journal October 2015
Collier: A fortran-based complex one-loop library in extended regularizations journal March 2017
iHixs 2 — Inclusive Higgs cross sections journal December 2018
Transverse-momentum resummation and the spectrum of the Higgs boson at the LHC journal March 2006
NNLO computational techniques: The cases and journal April 2009
Parton distributions with LHC data journal February 2013
Precision calculations for the Higgs decays H → ZZ/WW → 4 leptons journal October 2006
NNLO QCD corrections to the Higgs-strahlung processes at hadron colliders journal January 2004
Two-loop light fermion contribution to Higgs production and decays journal August 2004
NLO electroweak corrections to Higgs boson production at hadron colliders journal December 2008
Top mass effects in Higgs production at next-to-next-to-leading order QCD: Virtual corrections journal September 2009
QCD NLO and EW NLO corrections to t t ¯ H production with top quark decays at hadron collider journal November 2014
Presentation of search results: the CL s technique journal September 2002
PDF4LHC recommendations for LHC Run II journal January 2016
QCD Matrix Elements + Parton Showers journal November 2001
A New Method for Combining NLO QCD with Shower Monte Carlo Algorithms journal November 2004
Radiative corrections to the semileptonic and hadronic Higgs-boson decays H→WW/ZZ→4 fermions journal February 2007
Matching NLO QCD computations with parton shower simulations: the POWHEG method journal November 2007
A parton shower algorithm based on Catani-Seymour dipole factorisation journal March 2008
The catchment area of jets journal April 2008
The anti- k t jet clustering algorithm journal April 2008
Single-top hadroproduction in association with a W boson journal July 2008
Comix, a new matrix element generator journal December 2008
Mixed QCD-electroweak corrections to Higgs boson production in gluon fusion journal April 2009
QCD matrix elements and truncated showers journal May 2009
Finite top mass effects for hadronic Higgs production at next-to-next-to-leading order journal November 2009
A practical guide to event generation for prompt photon production with Sherpa journal March 2017
The new LUCID-2 detector for luminosity measurement and monitoring in ATLAS journal July 2018
Automated one-loop computations in the standard model effective field theory journal May 2021
Associated Higgs boson production with top quarks at the CERN Large Hadron Collider: NLO QCD corrections journal August 2003
Electroweak radiative corrections to associated WH and ZH production at hadron colliders journal October 2003
Exclusive Higgs boson production with bottom quarks at hadron colliders journal April 2004
Higgs radiation off bottom quarks at the Fermilab Tevatron and the CERN LHC journal October 2004
Precise predictions for the Higgs-boson decay H → W W / Z Z → 4 leptons journal July 2006
Electroweak and QCD corrections to Higgs production via vector-boson fusion at the CERN LHC journal January 2008
Theory uncertainties for Higgs mass and other searches using jet bins journal February 2012
Next-to-leading-order uncertainties in Higgs + 2 jets from gluon fusion journal May 2013
Reducing theoretical uncertainties for exclusive Higgs-boson plus one-jet production at the LHC journal May 2013
Jet p T resummation in Higgs production at NNLL ′ + NNLO journal March 2014
Combining resummed Higgs predictions across jet bins journal April 2014
Higgs boson production in association with top quarks in the POWHEG BOX journal May 2015
Higher order corrections to mixed QCD-EW contributions to Higgs boson production in gluon fusion journal March 2018
Standard model EFT corrections to Z boson decays journal November 2018
Higgs Boson Production via Vector-Boson Fusion at Next-to-Next-to-Leading Order in QCD journal July 2010
Scattering Amplitudes with Open Loops journal March 2012
Bounding the Higgs Boson Width through Interferometry journal September 2013
Higgs Boson Gluon-Fusion Production in QCD at Three Loops journal May 2015
Publisher’s Note: Interference in the gg→h→γγ On-Shell Rate and the Higgs Boson Total Width [Phys. Rev. Lett. 119 , 181801 (2017)] journal November 2017
Broken Symmetry and the Mass of Gauge Vector Mesons journal August 1964
Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons journal October 1964
Global Conservation Laws and Massless Particles journal November 1964
Next-to-Next-to-Leading-Order Subtraction Formalism in Hadron Collisions and its Application to Higgs-Boson Production at the Large Hadron Collider journal May 2007
Strong and Electroweak Corrections to the Production of a Higgs Boson + 2     Jets via Weak Interactions at the Large Hadron Collider journal October 2007
Higgs production in gluon fusion at next-to-next-to-leading order QCD for finite top mass journal February 2010
Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics journal February 2011
Top-quark mediated effects in hadronic Higgs-Strahlung journal February 2012
FastJet user manual: (for version 3.0.2) journal March 2012
Higgs production in association with a single top quark at the LHC journal June 2015
Herwig 7.0/Herwig++ 3.0 release note journal April 2016
tWH associated production at the LHC journal January 2017
OpenLoops 2 journal October 2019
On a Measure of the Information Provided by an Experiment journal December 1956
Sequential Tests of Statistical Hypotheses journal June 1945
A detailed map of Higgs boson interactions by the ATLAS experiment ten years after the discovery collection January 2022
Event generation with Sherpa 2.2 journal January 2019
Study of the reactions ψ' → γγψ [Thesis] report December 1980
Handbook of LHC Higgs cross sections: 4. Deciphering the nature of the Higgs sector text May 2017
Handbook of LHC Higgs Cross Sections: 3. Higgs Properties: Report of the LHC Higgs Cross Section Working Group null January 2013