Preprint PUBDB-2023-03253

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Measurements of inclusive and differential cross sections for the Higgs boson production and decay to four-leptons in proton-proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV

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2023

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Report No.: CERN-EP-2023-065; CMS-HIG-21-009; arXiv:2305.07532

Abstract: Measurements of the inclusive and differential fiducial cross sections for the Higgs boson production in the H $\to$ ZZ $\to$ 4$\ell$ ($\ell$ = e,$\mu$) decay channel are presented. The results are obtained from the analysis of proton-proton collision data recorded by the CMS experiment at the CERN LHC at a center-of-mass energy of 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb$^{-1}$. The measured inclusive fiducial cross section is 2.73$\pm$0.26 fb, in agreement with the standard model expectation of 2.86$\pm$0.1 fb. Differential cross sections are measured as a function of several kinematic observables sensitive to the Higgs boson production and decay to four leptons. A set of double-differential measurements is also performed, yielding a comprehensive characterization of the four leptons final state. Constraints on the Higgs boson trilinear coupling and on the bottom and charm quark coupling modifiers are derived from its transverse momentum distribution. All results are consistent with theoretical predictions from the standard model.

Keyword(s): Higgs particle, production ; p p, scattering ; lepton, final state ; quark, coupling ; transverse momentum, momentum spectrum ; differential cross section ; TeV ; CMS ; CERN Lab ; CERN LHC Coll ; charm ; kinematics


Note: Submitted to the Journal of High Energy Physics. All figures and tables can be found at http://cms-results.web.cern.ch/cms-results/public-results/publications/HIG-21-009 (CMS Public Pages)

Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. HIDSS-0002 - DASHH: Data Science in Hamburg - Helmholtz Graduate School for the Structure of Matter (2019_IVF-HIDSS-0002) (2019_IVF-HIDSS-0002)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

Appears in the scientific report 2023
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