Search for flavour-changing neutral current top quark decays $t\to Hq$ in $pp$ collisions at $\sqrt{s}=8$ TeV with the ATLAS detector
2 LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire
3 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
4 NIPNE - Horia Hulubei National Institute of Physics and Nuclear Engineering
5 LPSC - Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
6 LPC - Laboratoire de Physique Corpusculaire - Clermont-Ferrand
- Fonction : Auteur
- PersonId : 740309
- IdHAL : georges-aad
- ORCID : 0000-0002-6665-4934
- IdRef : 140392653
- Fonction : Auteur
- PersonId : 741567
- IdHAL : jean-baptiste-de-vivie
- ORCID : 0000-0001-9163-2211
- IdRef : 186392702
- Fonction : Auteur
- PersonId : 740081
- IdHAL : sophie-henrot-versille
- ORCID : 0000-0003-1218-2991
- IdRef : 191080403
- Fonction : Auteur
- PersonId : 184524
- IdHAL : david-rousseau
- ORCID : 0000-0001-7613-8063
- IdRef : 140465774
- Fonction : Auteur
- PersonId : 741762
- IdHAL : nicolas-berger
- Fonction : Auteur
- PersonId : 178920
- IdHAL : thrynova
- ORCID : 0000-0001-5914-8614
- IdRef : 253167418
- Fonction : Auteur
- PersonId : 739301
- IdHAL : stephane-jezequel
- ORCID : 0000-0001-7369-6975
- IdRef : 074440926
- Fonction : Auteur
- Fonction : Auteur
- Fonction : Auteur
- PersonId : 742418
- IdHAL : yann-coadou
- ORCID : 0000-0001-8195-7004
- Fonction : Auteur
- PersonId : 171746
- IdHAL : sara-diglio
- ORCID : 0000-0002-9340-0534
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1377681
- IdHAL : emmanuel-monnier
- ORCID : 0000-0002-2551-5751
- IdRef : 139631321
- Fonction : Auteur
- PersonId : 742348
- IdHAL : sabine-crepe
- ORCID : 0000-0001-5980-5805
- IdRef : 118947249
- Fonction : Auteur
- PersonId : 735684
- IdHAL : marie-helene-genest
- ORCID : 0000-0002-4098-2024
- IdRef : 191694142
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1477266
- Fonction : Auteur
- PersonId : 738735
- IdHAL : fabienne-ledroit
- ORCID : 0000-0001-9398-1909
- IdRef : 137343809
- Fonction : Auteur
- PersonId : 21915
- IdHAL : fairouz-malek
- ORCID : 0000-0002-0948-5775
- IdRef : 084171219
- Fonction : Auteur
- PersonId : 14773
- IdHAL : benjamin-trocme
- ORCID : 0000-0001-9500-2487
- IdRef : 139039872
- Fonction : Auteur
- PersonId : 738829
- IdHAL : david-calvet
- ORCID : 0000-0002-9953-5333
- IdRef : 175107963
- Fonction : Auteur
- PersonId : 740776
- IdHAL : scalvet
- ORCID : 0000-0002-2531-3463
- IdRef : 112108725
Résumé
A search for flavour-changing neutral current decays of a top quark to an up-type quark ($q=u, c$) and the Standard Model Higgs boson, where the Higgs boson decays to $b\bar{b}$, is presented. The analysis searches for top quark pair events in which one top quark decays to $Wb$, with the $W$ boson decaying leptonically, and the other top quark decays to $Hq$. The search is based on $pp$ collisions at $\sqrt{s}=8$ TeV recorded in 2012 with the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider and uses an integrated luminosity of 20.3 fb$^{-1}$. Data are analysed in the lepton-plus-jets final state, characterised by an isolated electron or muon and at least four jets. The search exploits the high multiplicity of $b$-quark jets characteristic of signal events, and employs a likelihood discriminant that uses the kinematic differences between the signal and the background, which is dominated by $t\bar{t} \to WbWb$ decays. No significant excess of events above the background expectation is found, and observed (expected) 95% CL upper limits of 0.56% (0.42%) and 0.61% (0.64%) are derived for the $t\to Hc$ and $t\to Hu$ branching ratios respectively. The combination of this search with other ATLAS searches in the $H \to \gamma\gamma$ and $H\to WW^*, \tau\tau$ decay modes significantly improves the sensitivity, yielding observed (expected) 95% CL upper limits on the $t\to Hc$ and $t\to Hu$ branching ratios of 0.46% (0.25%) and 0.45% (0.29%) respectively. The corresponding combined observed (expected) upper limits on the $|\lambda_{tcH}|$ and $|\lambda_{tuH}|$ couplings are 0.13 (0.10) and 0.13 (0.10) respectively. These are the most restrictive direct bounds on $tqH$ interactions measured so far.
