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Constraints on Higgs boson properties using $WW^{*}(\rightarrow e\nu\mu\nu) jj$ production in 36.1 fb$^{-1}$ of $\sqrt{s}$=13 TeV $pp$ collisions with the ATLAS detector

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2021

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Report No.: CERN-EP-2021-096; arXiv:2109.13808

Abstract: This article presents the results of two studies of Higgs boson properties using the $WW^*(\rightarrow e\nu\mu\nu)jj$ final state, based on a dataset corresponding to 36.1/fb of $\sqrt{s}$=13 TeV proton-proton collisions recorded by the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider. The first study targets Higgs boson production via gluon-gluon fusion and constrains the CP properties of the effective Higgs-gluon interaction. Using angular distributions and the overall rate, a value of $\tan(\alpha) = 0.0 \pm 0.4$ stat. $ \pm \,0.3$ syst is obtained for the tangent of the mixing angle for CP-even and CP-odd contributions. The second study exploits the vector-boson fusion production mechanism to probe the Higgs boson couplings to longitudinally and transversely polarised $W$ and $Z$ bosons in both the production and the decay of the Higgs boson; these couplings have not been directly constrained previously. The polarisation-dependent coupling-strength scale factors are defined as the ratios of the measured polarisation-dependent coupling strengths to those predicted by the Standard Model, and are determined using rate and kinematic information to be $a_L=0.91^{+0.10}_{-0.18}$(stat.)$^{+0.09}_{-0.17}$(syst.) and $a_{T}=1.2 \pm 0.4 $(stat.)$ ^{+0.2}_{-0.3} $(syst.). These coupling strengths are translated into pseudo-observables, resulting in $\kappa_{VV}= 0.91^{+0.10}_{-0.18}$(stat.)$^{+0.09}_{-0.17}$(syst.) and $\epsilon_{VV} =0.13^{+0.28}_{-0.20}$ (stat.)$^{+0.08}_{-0.10}$(syst.). All results are consistent with the Standard Model predictions.

Keyword(s): p p, scattering ; Higgs particle, coupling ; Higgs particle, decay ; vector boson, fusion ; Higgs particle, production ; gluon gluon, fusion ; coupling constant ; ATLAS ; TeV ; angular distribution ; CERN LHC Coll ; kinematics ; mixing angle


Note: 47 pages in total, author list starting page 31, 9 figures, 11 tables, submitted to EPJ C. All figures including auxiliary figures are available at https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/HIGG-2017-13

Contributing Institute(s):
  1. LHC/ATLAS Experiment (ATLAS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

Appears in the scientific report 2021
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