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Measurement of the Higgs boson mass with $H → γγ$ decays in 140 fb$^{−1}$ of $\sqrt{s}$ = 13 TeV pp collisions with the ATLAS detector

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2023

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Report No.: CERN-EP-2023-160; arXiv:2308.07216

Abstract: The mass of the Higgs boson is measured in the $H→γγ$ decay channel, exploiting the high resolution of the invariant mass of photon pairs reconstructed from the decays of Higgs bosons produced in proton–proton collisions at a centre-of-mass energy $\sqrt{s}$ = 13 TeV. The dataset was collected between 2015 and 2018 by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider, and corresponds to an integrated luminosity of 140 fb$^{−1}$. The measured value of the Higgs boson mass is 125.17±0.11(stat.)±0.09(syst.) GeV and is based on an improved energy scale calibration for photons, whose impact on the measurement is about four times smaller than in the previous publication. A combination with the corresponding measurement using 7 and 8 TeV pp collision ATLAS data results in a Higgs boson mass measurement of 125.22±0.11(stat.)±0.09(syst.) GeV. With an uncertainty of 1.1 per mille, this is currently the most precise measurement of the mass of the Higgs boson from a single decay channel.

Keyword(s): p p: colliding beams ; Higgs particle: hadroproduction ; p p: scattering ; Higgs particle: radiative decay ; photon: pair production ; mass spectrum: two-photon ; mass spectrum: (2photon) ; Higgs particle: mass: measured ; Higgs particle: decay modes ; ATLAS ; calibration ; CERN LHC Coll ; resolution ; data analysis method ; experimental results ; 13000 GeV-cms

Classification:

Note: Phys. Lett. B 847 (2023) 138315. All figures and tables including auxiliary figures and tables are available at https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/HIGG-2019-16/

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 2023
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