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Search for flavour-changing neutral-current couplings between the top quark and the Higgs boson in multi-lepton final states in 13 TeV pp collisions with the ATLAS detector

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  • Additional Information
    • Contributors:
      Aad, G.; Aakvaag, E.; Abbott, B.; Abeling, K.; Abicht, N. J.; Abidi, S. H.; Aboelela, M.; Aboulhorma, A.; Abramowicz, H.; Zwalinski, L.; Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM); Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP); Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC); Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP); Université Grenoble Alpes (UGA); Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab); Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU); Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)); Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA); Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE (UMR_7585)); Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)); Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité); Laboratoire de Physique de Clermont (LPC); Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne (UCA); Laboratoire des deux Infinis de Toulouse (L2IT); Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3); Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); ATLAS; HEP, INSPIRE; Współautorami artykułu są członkowie ATLAS Collaboration w liczbie 2909; Apollo - University of Cambridge Repository
    • Publication Information:
      Preprint
    • Publication Information:
      Springer Science and Business Media LLC, 2024.
    • Publication Date:
      2024
    • Abstract:
      A search is presented for flavour-changing neutral-current interactions involving the top quark, the Higgs boson and an up-type quark ($$q=u,c$$ q = u , c ) with the ATLAS detector at the Large Hadron Collider. The analysis considers leptonic decays of the top quark along with Higgs boson decays into two $$W$$ W bosons, two $$Z$$ Z bosons or a $$\tau ^{+}\tau ^{-}$$ τ + τ - pair. It focuses on final states containing either two leptons (electrons or muons) of the same charge or three leptons. The considered processes are $$t\bar{t}$$ t t ¯ and Ht production. For the $$t\bar{t}$$ t t ¯ production, one top quark decays via $$t\rightarrow Hq$$ t → H q . The proton–proton collision data set analysed amounts to $$({140}\,{\hbox {fb}^{-1}})$$ ( 140 fb - 1 ) at $$(\sqrt{s}={13}\,\hbox {TeV})$$ ( s = 13 TeV ) . No significant excess beyond Standard Model expectations is observed and upper limits are set on the $$t\rightarrow Hq$$ t → H q branching ratios at 95 % confidence level, amounting to observed (expected) limits of $$\mathcal {B}(t\rightarrow Hu) B ( t → H u ) < 2.8 ( 3.0 ) × 10 - 4 and $$\mathcal {B}(t\rightarrow Hc) B ( t → H c ) < 3.3 ( 3.8 ) × 10 - 4 . Combining this search with other searches for $$tHq$$ tHq flavour-changing neutral-current interactions previously conducted by ATLAS, considering $$H\rightarrow b\bar{b}$$ H → b b ¯ and $$H\rightarrow \gamma \gamma $$ H → γ γ decays, as well as $$H\rightarrow \tau ^{+}\tau ^{-}$$ H → τ + τ - decays with one or two hadronically decaying $$\tau $$ τ -leptons, yields observed (expected) upper limits on the branching ratios of $$\mathcal {B}(t\rightarrow Hu) B ( t → H u ) < 2.6 ( 1.8 ) × 10 - 4 and $$\mathcal {B}(t\rightarrow Hc) B ( t → H c ) < 3.4 ( 2.3 ) × 10 - 4 .
    • File Description:
      application/pdf; text/xml
    • ISSN:
      1434-6052
    • Accession Number:
      10.1140/epjc/s10052-024-12994-1
    • Accession Number:
      10.3204/pubdb-2024-06157
    • Accession Number:
      10.14288/1.0447111
    • Accession Number:
      10.3204/pubdb-2024-05964
    • Accession Number:
      10.48550/arxiv.2404.02123
    • Rights:
      CC BY
    • Accession Number:
      edsair.doi.dedup.....6c02d732c1c774b6cb83d139c80ad7b2