Search for Higgs boson pair production in the $b\bar{b} b\bar{b}$ final state from $pp$ collisions at $\sqrt{s} = 8$ TeV with the ATLAS detector
G. Aad
(1)
,
M.K. Ayoub
(2)
,
A. Bassalat
(2)
,
C. Becot
(2)
,
S. Binet
(2)
,
C. Bourdarios
(2)
,
J.B. de Vivie de Regie
(2)
,
D. Delgove
(2)
,
L. Duflot
(2)
,
M. Escalier
(2)
,
L. Fayard
(2)
,
D. Fournier
(2)
,
E.L. Gkougkousis
(2)
,
J.-F. Grivaz
(2)
,
T. Guillemin
(2)
,
F. Hariri
(2)
,
S. Henrot-Versillé
(2)
,
J. Hrivnac
(2)
,
L. Iconomidou-Fayard
(2)
,
M. Kado
(2)
,
A. Lounis
(2)
,
N. Makovec
(2)
,
N. Morange
(2)
,
C. Nellist
(2)
,
L. Poggioli
(2)
,
P. Puzo
(2)
,
A. Renaud
(2)
,
D. Rousseau
(2)
,
G. Rybkin
(2)
,
A.C. Schaffer
(2)
,
E. Scifo
(2)
,
L. Serin
(2)
,
S. Simion
(2)
,
R. Tanaka
(2)
,
H.L. Tran
(2)
,
D. Zerwas
(2)
,
Zhongkai Zhang
(2)
,
Y. Zhao
(2)
,
G. Rahal
(3)
,
Z. Barnovska
(4)
,
N. Berger
(4)
,
M. Delmastro
(4)
,
L. Di Ciaccio
(4)
,
S. Elles
(4)
,
T. Hryn’ova
(4)
,
S. Jézéquel
(4)
,
I. Koletsou
(4)
,
R. Lafaye
(4)
,
J. Leveque
(4)
,
N. Massol
(4)
,
G. Sauvage
(4)
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E. Sauvan
(4)
,
M. Schwoerer
(4)
,
O. Simard
(4)
,
T. Todorov
(4)
,
I. Wingerter-Seez
(4)
,
E. Yatsenko
(4)
,
D. Boumediene
(5)
,
Emmanuel Busato
(5)
,
D. Calvet
(5)
,
S. Calvet
(5)
,
J. Donini
(5)
,
E. Dubreuil
(5)
,
G. Gilles
(5)
,
Ph. Gris
(5)
,
H. Liao
(5)
,
R. Madar
(5)
,
D. Pallin
(5)
,
S.M. Romano Saez
(5)
,
C. Santoni
(5)
,
D. Simon
(5)
,
Timothée Theveneaux-Pelzer
(5)
,
F. Vazeille
(5)
,
S. Albrand
(6)
,
J. Brown
(6)
,
J. Collot
(6)
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S. Crépé-Renaudin
(6)
,
P.A. Delsart
(6)
,
C. Gabaldon
(6)
,
M.H. Genest
(6)
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J.Y. Hostachy
(6)
,
F. Ledroit-Guillon
(6)
,
A. Lleres
(6)
,
A. Lucotte
(6)
,
F. Malek
(6)
,
C. Monini
(6)
,
J. Stark
(6)
,
B. Trocmé
(6)
,
M. Wu
(6)
,
L. Alio
(1)
,
M. Barbero
(1)
,
Y. Coadou
(1)
,
C. Diaconu
(1)
,
Sara Diglio
(1)
,
F. Djama
(1)
,
O. Duccu
(1)
,
L. Feligioni
(1)
,
J. Gao
(1)
,
G.D. Hallewell
(1)
,
F. Hubaut
(1)
,
S.J. Kahn
(1)
,
E. B. F. G. Knoops
(1)
,
E. Le Guirriec
(1)
,
J. Liu
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,
K. Liu
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,
D. Madaffari
(1)
,
K. Mochizuki
(1)
,
E. Monnier
(1)
,
S. Muanza
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,
Y. Nagai
(1)
,
E. Nagy
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,
P. Pralavorio
(1)
,
A. Rozanov
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,
T. Serre
(1)
,
M. Talby
(1)
,
R.E. Ticse Torres
(1)
,
E. Tiouchichine
(1)
,
S. Tisserant
(1)
,
J. Toth
(1)
,
F. Touchard
(1)
,
L. Vacavant
(1)
1
CPPM -
Centre de Physique des Particules de Marseille
2 LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire
3 CC-IN2P3 - Centre de Calcul de l'IN2P3
4 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
5 LPC - Laboratoire de Physique Corpusculaire - Clermont-Ferrand
6 LPSC - Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
2 LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire
3 CC-IN2P3 - Centre de Calcul de l'IN2P3
4 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
5 LPC - Laboratoire de Physique Corpusculaire - Clermont-Ferrand
6 LPSC - Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
G. Aad
- Fonction : Auteur
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J.B. de Vivie de Regie
- Fonction : Auteur
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S. Henrot-Versillé
- Fonction : Auteur
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D. Rousseau
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N. Berger
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T. Hryn’ova
- Fonction : Auteur
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S. Jézéquel
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D. Calvet
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S. Calvet
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Timothée Theveneaux-Pelzer
- Fonction : Auteur
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S. Crépé-Renaudin
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M.H. Genest
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J.Y. Hostachy
- Fonction : Auteur
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F. Ledroit-Guillon
- Fonction : Auteur
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F. Malek
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B. Trocmé
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Y. Coadou
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Sara Diglio
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E. Monnier
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Résumé
A search for Higgs boson pair production $pp \to hh$ is performed with 19.5 fb$^{-1}$ of proton--proton collision data at $\sqrt{s}=$ 8 TeV, which were recorded by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider in 2012. The decay products of each Higgs boson are reconstructed as a high-momentum $b\bar{b}$ system with either a pair of small-radius jets or a single large-radius jet, the latter exploiting jet substructure techniques and associated $b$-tagged track-jets. No evidence for resonant or non-resonant Higgs boson pair production is observed. The data are interpreted in the context of the Randall--Sundrum model with a warped extra dimension as well as the two-Higgs-doublet model. An upper limit on the cross-section for $pp \to G^{*}_{\mathrm{KK}} \to hh \to b\bar{b} b\bar{b}$ of 3.2 (2.3) fb is set for a Kaluza--Klein graviton $G^{*}_{\mathrm{KK}}$ mass of 1.0 (1.5) TeV, at the 95\% confidence level. The search for non-resonant Standard Model $hh$ production sets an observed 95\% confidence level upper limit on the production cross-section $\sigma(pp \to hh \to b\bar{b}b\bar{b})$ of 202 fb, compared to a SM prediction of $\sigma(pp \to hh \to b\bar{b}b\bar{b}) = 3.6 \pm 0.5$ fb.