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Search for Higgs boson pair production in the $\gamma\gamma WW^{*}$ channel using $pp$ collision data recorded at $\sqrt{s} = 13$ TeV with the ATLAS detector

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2018

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Report No.: CERN-EP-2018-104; arXiv:1807.08567

Abstract: Searches for non-resonant and resonant Higgs boson pair production are performed in the $\gamma\gamma WW^{*}$ channel with the final state of $\gamma\gamma\ell\nu jj$ using 36.1 fb$^{-1}$ of proton-proton collision data recorded at a centre-of-mass energy of $\sqrt{s} = 13$ TeV by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider. No significant deviation from the Standard Model prediction is observed. A 95% confidence-level observed upper limit of 7.7 pb is set on the cross section for non-resonant production, while the expected limit is 5.4 pb. A search for a narrow-width resonance $X$ decaying to a pair of Standard Model Higgs bosons $HH$ is performed with the same set of data, and the observed upper limits on $\sigma(pp \rightarrow X) \times B(X \rightarrow HH)$ range between 40.0 pb and 6.1 pb for masses of the resonance between 260 GeV and 500 GeV, while the expected limits range between 17.6 pb and 4.4 pb. When deriving the limits above, the Standard Model branching ratios of the $H \rightarrow \gamma\gamma$ and $H \rightarrow WW^{*}$ are assumed.

Keyword(s): p p: colliding beams ; resonance: production ; narrow resonance ; Higgs particle: pair production ; p p: scattering ; Higgs particle: radiative decay ; photon: pair production ; W: pair production ; W: leptonic decay ; W: hadronic decay ; resonance: mass ; ATLAS ; channel cross section: upper limit ; channel cross section: branching ratio: upper limit ; mass dependence ; CERN LHC Coll ; experimental results ; 13000 GeV-cms


Contributing Institute(s):
  1. LHC/ATLAS Experiment (ATLAS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF3-611) (POF3-611)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

Appears in the scientific report 2018
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