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Measurements of $WH$ and $ZH$ production with Higgs boson decays into bottom quarks and direct constraints on the charm Yukawa coupling in $13\,\mathrm{TeV}$$pp$ collisions with the ATLAS detector

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2024

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Report No.: CERN-EP-2024-237; arXiv:2410.19611

Abstract: A study of the Higgs boson decaying into bottom quarks ($H \to b\bar{b}$) and charm quarks ($H \to c\bar{c}$) is performed, in the associated production channel of the Higgs boson with a $W$ or $Z$ boson, using $140\,\mathrm{fb}^{-1}$ of proton-proton collision data at $\sqrt{s} = 13\,\mathrm{TeV}$ collected by the ATLAS detector. The individual production of $WH$ and $ZH$ with $H \to b\bar{b}$ is established with observed (expected) significances of $5.3$ ($5.5$) and $4.9$ ($5.6$). Differential cross-section measurements of the gauge boson transverse momentum within the simplified template cross-section framework are performed in a total of 13 kinematical fiducial regions. The search for the $H \to c\bar{c}$ decay yields an observed (expected) upper limit at 95% confidence level of $11.5$ ($10.6$) times the Standard Model prediction. The results are also used to set constraints on the charm coupling modifier, resulting in $|\kappa_c| < 4.2$ at 95% confidence level. Combining the $H \to b\bar{b}$ and $H \to c\bar{c}$ measurements constrains the absolute value of the ratio of Higgs-charm and Higgs-bottom coupling modifiers ($|\kappa_c/\kappa_b|$) to be less than $3.6$ at 95% confidence level.


Note: 68 pages in total, author list starting page 51, 18 figures, 8 tables, submitted to JHEP. All figures including auxiliary figures are available at http://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/HIGG-2020-20

Contributing Institute(s):
  1. LHC/ATLAS Experiment (ATLAS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)
  2. DFG project G:(GEPRIS)469666862 - Präzisionstests des Standardmodells unter der Verwendung von geboosteten W/Z-Bosonen am Large Hadron Collider (469666862) (469666862)
  3. REALDARK - REAL-time discovery strategies for DARK matter and dark sector signals at the ATLAS detector with Run-3 LHC data (101002463) (101002463)
  4. DITTO - Comprehensive search for new phenomena in the dilepton spectrum at the LHC (101089007) (101089007)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

Appears in the scientific report 2024
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