Статья

Measurements of production cross sections of the Higgs boson in the four-lepton final state in proton–proton collisions at $$\sqrt{s} = 13\,\text {TeV} $$

Albert M. SirunyanYerevan Physics Institute, Yerevan, ArmeniaA. TumasyanYerevan Physics Institute, Yerevan, ArmeniaW. AdamInstitut für Hochenergiephysik, Wien, AustriaJ. W. AndrejkovicInstitut für Hochenergiephysik, Wien, AustriaT. BergauerInstitut für Hochenergiephysik, Wien, AustriaS. ChatterjeeInstitut für Hochenergiephysik, Wien, AustriaM. DragicevicInstitut für Hochenergiephysik, Wien, AustriaA. Escalante Del ValleInstitut für Hochenergiephysik, Wien, AustriaR. FrühwirthInstitut für Hochenergiephysik, Wien, AustriaM. JeitlerInstitute for Nuclear Problems, Minsk, BelarusN. KrammerInstitut für Hochenergiephysik, Wien, AustriaL. LechnerInstitut für Hochenergiephysik, Wien, AustriaD. LikoInstitut für Hochenergiephysik, Wien, AustriaI. MikulecInstitut für Hochenergiephysik, Wien, AustriaF. M. PittersInstitut für Hochenergiephysik, Wien, AustriaJ. SchieckInstitute for Nuclear Problems, Minsk, BelarusR. SchöfbeckInstitut für Hochenergiephysik, Wien, AustriaMarkus SpanringInstitut für Hochenergiephysik, Wien, AustriaS. TemplInstitut für Hochenergiephysik, Wien, AustriaW. WaltenbergerInstitut für Hochenergiephysik, Wien, AustriaC.-E. WulzInstitut für Hochenergiephysik, Wien, AustriaV. ChekhovskyA. LitominВ. МакаренкоM. R. DarwishInfinis de Lyon (IP2I ), Villeurbanne, FranceE. A. De WolfUniversiteit Antwerpen, Antwerpen, BelgiumX. JanssenUniversiteit Antwerpen, Antwerpen, BelgiumT. KelloUniversiteit Antwerpen, Antwerpen, BelgiumA. LelekUniversiteit Antwerpen, Antwerpen, BelgiumH. Rejeb SfarUniversiteit Antwerpen, Antwerpen, BelgiumP. Van MechelenUniversiteit Antwerpen, Antwerpen, BelgiumS. Van PutteUniversiteit Antwerpen, Antwerpen, BelgiumN. Van RemortelUniversiteit Antwerpen, Antwerpen, BelgiumF. BlekmanVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumE. S. BolsVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumJ. D’HondtVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumJ. De ClercqVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumM. DelcourtVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumS. LowetteVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumS. MoortgatVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumA. MortonVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumD. MüllerVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumA. R. SahasransuVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumS. TavernierVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumW. Van DoninckVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumP. Van MuldersVrije Universiteit Brussel, Brussel, BelgiumD. BeghinUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumB. BilinUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumB. ClerbauxUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumG. De LentdeckerUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumL. FavartUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumA. GrebenyukUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumA. K. KalsiUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumK. LeeUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumI. MakarenkoUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumL. MoureauxUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumL. PétréUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumA. PopovUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumNicolas PostiauUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumE. StarlingUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumLaurent ThomasUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumC. Vander VeldeUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumP. VanlaerUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumD. VanneromUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumLiam WezenbeekUniversité Libre de Bruxelles, Bruxelles, BelgiumT. CornelisGhent University, Ghent, BelgiumD. DoburGhent University, Ghent, BelgiumM. GruchalaGhent University, Ghent, BelgiumG. MestdachGhent University, Ghent, BelgiumM. NiedzielaGhent University, Ghent, BelgiumC. RoskasGhent University, Ghent, BelgiumK. SkovpenGhent University, Ghent, BelgiumM. TytgatGhent University, Ghent, BelgiumW. VerbekeGhent University, Ghent, BelgiumB. VermassenGhent University, Ghent, BelgiumM. VitGhent University, Ghent, BelgiumA. BethaniUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumG. BrunoUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumF. BuryUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumC. CaputoUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumP. DavidUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumC. DelaereUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumI. S. DonertasUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumA. GiammancoUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumV. LemaitreUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumK. MondalUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumJ. PrisciandaroUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumA. TaliercioUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumM. TeklishynUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumP. VischiaUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumS. WertzUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumS. WuyckensUniversité Catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, BelgiumG. A. AlvesCentro Brasileiro de Pesquisas Fisicas, Rio de Janeiro, BrazilC. HenselCentro Brasileiro de Pesquisas Fisicas, Rio de Janeiro, BrazilA. MoraesCentro Brasileiro de Pesquisas Fisicas, Rio de Janeiro, BrazilW. L. Aldá JúniorUniversidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, BrazilM. Barroso Ferreira FilhoUniversidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, BrazilH. Brandao MalbouissonUniversidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, BrazilW. CarvalhoUniversidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, BrazilJ. ChinellatoUniversidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil

2021en

ABI

Аннотация

Abstract Production cross sections of the Higgs boson are measured in the $${\mathrm{H}} \rightarrow {\mathrm{Z}} {\mathrm{Z}} \rightarrow 4\ell $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mi>H</mml:mi> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:mi>Z</mml:mi> <mml:mi>Z</mml:mi> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:mn>4</mml:mn> <mml:mi>ℓ</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> ( $$\ell ={\mathrm{e}},{{{\upmu }}_{\mathrm{}}^{\mathrm{}}} $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mi>ℓ</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mi>e</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mrow/> </mml:mrow> <mml:mrow/> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> ) decay channel. A data sample of proton–proton collisions at a center-of-mass energy of 13 $$\,\text {TeV}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mspace/> <mml:mtext>TeV</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:math> , collected by the CMS detector at the LHC and corresponding to an integrated luminosity of 137 $$\,\text {fb}^{-1}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mspace/> <mml:msup> <mml:mtext>fb</mml:mtext> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> is used. The signal strength modifier $$\mu $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mi>μ</mml:mi> </mml:math> , defined as the ratio of the Higgs boson production rate in the $$4\ell $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mn>4</mml:mn> <mml:mi>ℓ</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> channel to the standard model (SM) expectation, is measured to be $$\mu =0.94 \pm 0.07 \,\text {(stat)} ^{+0.09}_{-0.08} \,\text {(syst)} $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mi>μ</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>0.94</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.07</mml:mn> <mml:mspace/> <mml:msubsup> <mml:mtext>(stat)</mml:mtext> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>0.08</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.09</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mspace/> <mml:mtext>(syst)</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:math> at a fixed value of $$m_{{\mathrm{H}}} = 125.38\,\text {GeV} $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>m</mml:mi> <mml:mi>H</mml:mi> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>125.38</mml:mn> <mml:mspace/> <mml:mtext>GeV</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:math> . The signal strength modifiers for the individual Higgs boson production modes are also reported. The inclusive fiducial cross section for the $${\mathrm{H}} \rightarrow 4\ell $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mi>H</mml:mi> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:mn>4</mml:mn> <mml:mi>ℓ</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> process is measured to be $$2.84^{+0.23}_{-0.22} \,\text {(stat)} ^{+0.26}_{-0.21} \,\text {(syst)} \,\text {fb} $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mo>.</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mn>84</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>0.22</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.23</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mspace/> <mml:msubsup> <mml:mtext>(stat)</mml:mtext> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>0.21</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.26</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mspace/> <mml:mtext>(syst)</mml:mtext> <mml:mspace/> <mml:mtext>fb</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:math> , which is compatible with the SM prediction of $$2.84 \pm 0.15 \,\text {fb} $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mn>2.84</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.15</mml:mn> <mml:mspace/> <mml:mtext>fb</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:math> for the same fiducial region. Differential cross sections as a function of the transverse momentum and rapidity of the Higgs boson, the number of associated jets, and the transverse momentum of the leading associated jet are measured. A new set of cross section measurements in mutually exclusive categories targeted to identify production mechanisms and kinematical features of the events is presented. The results are in agreement with the SM predictions.

Перевод пока недоступен

Идентификаторы

DOI: 10.1140/epjc/s10052-021-09200-x

Цитирования и источники

Цитирований: 3Использованных источников: 0

Показатели — AkademScholar