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Limits on the Higgs boson lifetime and width from its decay to four charged leptons

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2015

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Report No.: CERN-PH-EP-2015-159; CMS-HIG-14-036; arXiv:1507.06656

Abstract: Constraints on the lifetime and width of the Higgs boson are obtained from $\mathrm{H} \to \mathrm{ZZ} \to 4\ell$ events using data recorded by the CMS experiment during the LHC run 1 with an integrated luminosity of 5.1 and 19.7 fb$^{-1}$ at a center-of-mass energy of 7 and 8 TeV, respectively. The measurement of the Higgs boson lifetime is derived from its flight distance in the CMS detector with an upper bound of $\tau_{\mathrm{H}} $ lower than $ 1.9 \times 10^{-13}$ s at the 95% confidence level (CL), corresponding to a lower bound on the width of $\Gamma_{\mathrm{H}} $ larger than $ 3.5 \times 10^{-9} $ MeV. The measurement of the width is obtained from an off-shell production technique, generalized to include anomalous couplings of the Higgs boson to two electroweak bosons. From this measurement, a joint constraint is set on the Higgs boson width and a parameter $f_{\Lambda Q}$ that expresses an anomalous coupling contribution as an on-shell cross-section fraction. The limit on the Higgs boson width is $\Gamma_{\mathrm{H}} $ lower than 46 MeV with $f_{\Lambda Q}$ unconstrained and $\Gamma_{\mathrm{H}} $ lower than 26 MeV for $f_{\Lambda Q}=0$ at the 95% CL. The constraint $f_{\Lambda Q} $ lower than $ 3.8 \times 10^{-3}$ at the 95% CL is obtained for the expected standard model Higgs boson width.

Keyword(s): Higgs particle: width ; Higgs particle: lifetime ; Higgs particle: coupling ; lepton ; CMS ; electroweak interaction ; CERN LHC Coll ; off-shell


Contributing Institute(s):
  1. LHC/CMS Experiment (CMS)
Research Program(s):
  1. 611 - Fundamental Particles and Forces (POF3-611) (POF3-611)
Experiment(s):
  1. LHC: CMS

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Physical review / D 92(7), 072010 () [10.1103/PhysRevD.92.072010]  GO OpenAccess  Download fulltext Files  Download fulltextFulltext Download fulltextFulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS


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