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Search for Higgs Boson Pair Production with One Associated Vector Boson in Proton-Proton Collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV

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2024

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Report No.: CERN-EP-2024-064; CMS-HIG-22-006; arXiv:2404.08462

Abstract: A search for Higgs boson pair (HH) production in association with a vector boson V (W or Z boson) is presented. The search is based on proton-proton collision data at a center-of-mass energy of 13 TeV, collected with the CMS detector at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb$^{-1}$. All hadronic and leptonic decays of V bosons are used. The leptons considered are electrons, muons, and neutrinos. The HH production is searched for in the $\mathrm{b\bar{b}b\bar{b}}$ decay channel. An observed (expected) upper limit at 95% confidence level of VHH production cross section is set at 294 (124) times the standard model prediction. Constraints are also set on the modifiers of the Higgs boson trilinear self-coupling, $\kappa_{\lambda}$, assuming $\kappa_{2\mathrm{V}}$ = 1 and vice versa on the coupling of two Higgs bosons with two vector bosons, $\kappa_{2\mathrm{V}}$. The observed (expected) 95% confidence intervals of these coupling modifiers are -37.7 $\lt$ $\kappa_{\lambda}$ $\lt$ 37.2 (-30.1 $\lt$ $\kappa_{\lambda}$ $\lt$ 8.9) and -12.2 $\lt$ $\kappa_{2\mathrm{V}}$ $\lt$ 13.5 (-7.2 $\lt$ $\kappa_{2\mathrm{V}}$ $\lt$ 8.9), respectively.

Keyword(s): p p: scattering ; p p: colliding beams ; Higgs particle: pair production ; Z0: associated production ; W: associated production ; Higgs particle: coupling ; vector boson: associated production ; Higgs particle: hadronic decay ; bottom: pair production ; vector boson: decay modes ; muon ; electron ; final state: ((n)jet lepton) ; final state: ((n)jet dilepton) ; jet: bottom ; bottom: particle identification ; CERN LHC Coll ; CMS ; cross section: ratio: upper limit ; coupling constant: upper limit ; experimental results ; 13000 GeV-cms


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-22-006 (CMS Public Pages)
Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

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