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Probing the Higgs boson CP properties in vector-boson fusion production in the $H\rightarrowτ^+τ^-$ channel with the ATLAS detector

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2025

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Report No.: CERN-EP-2025-127; arXiv:2506.19395

Abstract: The CP properties of the Higgs boson are studied in the vector-boson fusion production mode. The analysis exploits the decay mode of the Higgs boson into two $τ$-leptons using 140 fb$^{-1}$ of proton-proton collision data at $\sqrt{s}=13$ TeV collected by the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider. Results are obtained using the Optimal Observable method. CP-violating interactions between the Higgs boson and electroweak gauge bosons are considered in the effective field theory framework, with the interaction strength described in the HISZ basis by $\tilde{d}$, and in the Warsaw basis by $c_{H\tilde{W}}$, $c_{H\tilde{B}}$, and $c_{H\tilde{W}B}$. No deviations relative to the Standard Model are observed, and limits are obtained on the strength parameters. The $\tilde{d}$ parameter is constrained to the interval [$-0.012, 0.044$] at the 95% confidence level while $c_{H\tilde{W}}$ is constrained to [$-0.24, 0.83$], when considering both linear and quadratic effects of physics beyond the Standard Model.


Note: 52 pages in total, author list starting page 35, 7 figures, 9 tables, submitted to JHEP. All figures including auxiliary figures are available at https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/HIGP-2024-09/

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. BARD - B-resonance Algorithm using Rare Decays (101116429) (101116429)
  5. DITTO - Comprehensive search for new phenomena in the dilepton spectrum at the LHC (101089007) (101089007)
  6. SMASH - Machine learning for Sciences and Humanities (101081355) (101081355)
Experiment(s):
  1. LHC: ATLAS

Appears in the scientific report 2025
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