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Measurements of Higgs boson production via gluon-gluon fusion and vector-boson fusion using $H\rightarrow WW^\ast \rightarrow \ell\nu\ell\nu$ decays in $pp$ collisions with the ATLAS detector and their effective field theory interpretations

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2025

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Report No.: CERN-EP-2025-054; arXiv:2504.07686

Abstract: Higgs boson production cross-sections via gluon-gluon fusion and vector-boson fusion in proton-proton collisions are measured in the $H\rightarrow WW^\ast \rightarrow \ell\nu\ell\nu$ decay channel. The Large Hadron Collider delivered proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of $13\,\textrm{TeV}$ between 2015 and 2018, which were recorded by the ATLAS detector, corresponding to an integrated luminosity of $140\,\textrm{fb}^{-1}$. The total cross-sections for Higgs boson production by gluon-gluon fusion and vector-boson fusion times the $H\rightarrow WW^\ast$ branching ratio are measured to be $12.4^{+1.3}_{-1.2}\,\textrm{pb}$ and $0.79^{+0.18}_{-0.16}\,\textrm{pb}$, respectively, in agreement with the Standard Model predictions. Higgs boson production is further characterised through measurements of Simplified Template Cross-Sections in a total of fifteen kinematic fiducial regions. A new scheme of kinematic fiducial regions has been introduced to enhance the sensitivity to CP-violating effects in Higgs boson interactions. Both schemes are used to constrain CP-even and CP-odd dimension-six operators in the Standard Model effective field theory.


Note: 89 pages in total, author list starting page 72, 25 figures, 7 tables, submitted to EPJ C. All figures including auxiliary figures are available at https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/HIGP-2024-07

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

Appears in the scientific report 2025
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