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Evidence for the dimuon decay of the Higgs boson in pp collisions with the ATLAS detector

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2025

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Report No.: CERN-EP-2025-149; arXiv:2507.03595

Abstract: A search for the dimuon decay of the Higgs boson is presented based on pp collision data recorded by ATLAS during Run 3 of the Large Hadron Collider, corresponding to an integrated luminosity of 165 fb$^{-1}$ at $\sqrt{s} = 13.6$ TeV. To enhance the sensitivity, the results are combined with those from Run 2. An excess of events over the background is observed with a significance of $3.4 σ$ ($2.5 σ$ expected). The best-fit signal strength is $μ= 1.4\pm0.4$. This result provides evidence for the $H \to μμ$ decay with ATLAS data and offers a direct probe of the Higgs-boson Yukawa coupling to second-generation fermions.


Note: All figures including auxiliary figures are available at https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/HIGP-2024-11

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. BARD - B-resonance Algorithm using Rare Decays (101116429) (101116429)
  4. SMASH - Machine learning for Sciences and Humanities (101081355) (101081355)
  5. DITTO - Comprehensive search for new phenomena in the dilepton spectrum at the LHC (101089007) (101089007)
  6. REALDARK - REAL-time discovery strategies for DARK matter and dark sector signals at the ATLAS detector with Run-3 LHC data (101002463) (101002463)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

Appears in the scientific report 2025
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