Combined measurements of Higgs boson production cross sections and branching fractions are presented. The combination is based on the analyses of the Higgs boson decay modes $H \to \gamma\gamma$, $ZZ^\ast$, $WW^\ast$, $\tau\tau$, $b\bar{b}$, $\mu\mu$, searches for decays into invisible final states, and on measurements of off-shell Higgs boson production. Up to $79.8$ fb$^{-1}$ of proton-proton collision data collected at $\sqrt{s}=$ 13 TeV with the ATLAS detector are used. Results are presented for the gluon-gluon fusion and vector-boson fusion processes, and for associated production with vector bosons or top-quarks. The global signal strength is determined to be $\mu = 1.11^{+0.09}_{-0.08}$. The combined measurement yields an observed (expected) significance for the vector-boson fusion production process of $6.5\sigma$ ($5.3\sigma$). Measurements in kinematic regions defined within the simplified template cross section framework are also shown. The results are interpreted in terms of modifiers applied to the Standard Model couplings of the Higgs boson to other particles, and are used to set exclusion limits on parameters in two-Higgs-doublet models and in the simplified Minimal Supersymmetric Standard Model. No significant deviations from Standard Model predictions are observed.

The reconstruction of the signal from hadrons and jets emerging from the proton-proton collisions at the Large Hadron Collider (LHC) and entering the ATLAS calorimeters is based on a three-dimensional topological clustering of individual calorimeter cell signals. The cluster formation follows cell signal-significance patterns generated by electromagnetic and hadronic showers. In this, the clustering algorithm implicitly performs a topological noise suppression by removing cells with insignificant signals which are not in close proximity to cells with significant signals. The resulting topological cell clusters have shape and location information, which is exploited to apply a local energy calibration and corrections depending on the nature of the cluster. Topological cell clustering is established as a well-performing calorimeter signal definition for jet and missing transverse momentum reconstruction in ATLAS.

Searches for the electroweak production of charginos, neutralinos and sleptons in final states characterized by the presence of two leptons (electrons and muons) and missing transverse momentum are performed using 20.3 fb−1 of proton-proton collision data at $ \sqrt{s} $ = 8 TeV recorded with the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider. No significant excess beyond Standard Model expectations is observed. Limits are set on the masses of the lightest chargino, next-to-lightest neutralino and sleptons for different lightest-neutralino mass hypotheses in simplified models. Results are also interpreted in various scenarios of the phenomenological Minimal Supersymmetric Standard Model.

The observation of Higgs boson production in association with a top quark pair ($t\bar{t}H$), based on the analysis of proton-proton collision data at a centre-of-mass energy of 13 TeV recorded with the ATLAS detector at the Large Hadron Collider, is presented. Using data corresponding to integrated luminosities of up to 79.8 fb$^{-1}$, and considering Higgs boson decays into $b\bar{b}$, $WW^*$, $\tau\tau$, $\gamma\gamma$, and $ZZ^*$, the observed significance is 5.8 standard deviations, compared to an expectation of 4.9 standard deviations. Combined with the $t\bar{t}H$ searches using a dataset corresponding to integrated luminosities of 4.5 fb$^{-1}$ at 7 TeV and 20.3 fb$^{-1}$ at 8 TeV, the observed (expected) significance is 6.3 (5.1) standard deviations. Assuming Standard Model branching fractions, the total $t\bar{t}H$ production cross section at 13 TeV is measured to be 670 $\pm$ 90 (stat.) $^{+110}_{-100}$ (syst.) fb, in agreement with the Standard Model prediction.

Results of a search for new phenomena in final states with an energetic jet and large missing transverse momentum are reported. The search uses 20.3 fb[Formula: see text] of [Formula: see text] TeV data collected in 2012 with the ATLAS detector at the LHC. Events are required to have at least one jet with [Formula: see text] GeV and no leptons. Nine signal regions are considered with increasing missing transverse momentum requirements between [Formula: see text] GeV and [Formula: see text] GeV. Good agreement is observed between the number of events in data and Standard Model expectations. The results are translated into exclusion limits on models with either large extra spatial dimensions, pair production of weakly interacting dark matter candidates, or production of very light gravitinos in a gauge-mediated supersymmetric model. In addition, limits on the production of an invisibly decaying Higgs-like boson leading to similar topologies in the final state are presented.

Jet energy scale measurements and their systematic uncertainties are reported for jets measured with the ATLAS detector using proton-proton collision data with a center-of-mass energy of s=13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 3.2 fb−1 collected during 2015 at the LHC. Jets are reconstructed from energy deposits forming topological clusters of calorimeter cells, using the anti-kt algorithm with radius parameter R=0.4. Jets are calibrated with a series of simulation-based corrections and in situ techniques. In situ techniques exploit the transverse momentum balance between a jet and a reference object such as a photon, Z boson, or multijet system for jets with 200.8) is derived from dijet pT balance measurements. For jets of pT=80 GeV, the additional uncertainty for the forward jet calibration reaches its largest value of about 2% in the range |η|>3.5 and in a narrow slice of 2.2<|η|<2.4.8 MoreReceived 29 March 2017DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevD.96.072002Published by the American Physical Society under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International license. Further distribution of this work must maintain attribution to the author(s) and the published article's title, journal citation, and DOI.© 2017 CERN, for the ATLAS CollaborationPhysics Subject Headings (PhySH)TechniquesHadron collidersParticle detectorsParticles & Fields

A search for squarks and gluinos in final states containing high-p T jets, missing transverse momentum and no electrons or muons is presented. The data were recorded in 2012 by the ATLAS experiment in $$ \sqrt{s}=8 $$ TeV proton-proton collisions at the Large Hadron Collider, with a total integrated luminosity of 20.3 fb−1. Results are interpreted in a variety of simplified and specific supersymmetry-breaking models assuming that R-parity is conserved and that the lightest neutralino is the lightest supersymmetric particle. An exclusion limit at the 95% confidence level on the mass of the gluino is set at 1330 GeV for a simplified model incorporating only a gluino and the lightest neutralino. For a simplified model involving the strong production of first- and second-generation squarks, squark masses below 850 GeV (440 GeV) are excluded for a massless lightest neutralino, assuming mass degenerate (single light-flavour) squarks. In mSUGRA/CMSSM models with tan β = 30, A 0 = −2m 0 and μ > 0, squarks and gluinos of equal mass are excluded for masses below 1700 GeV. Additional limits are set for non-universal Higgs mass models with gaugino mediation and for simplified models involving the pair production of gluinos, each decaying to a top squark and a top quark, with the top squark decaying to a charm quark and a neutralino. These limits extend the region of supersymmetric parameter space excluded by previous searches with the ATLAS detector.

Combined analyses of the Higgs boson production and decay rates as well as its coupling strengths to vector bosons and fermions are presented. The combinations include the results of the analyses of the $H\to\gamma\gamma,\, ZZ^*,\, WW^*,\, Z\gamma,\, b\bar{b},\, \tau\tau$ and $\mu\mu$ decay modes, and the constraints on the associated production with a pair of top quarks and on the off-shell coupling strengths of the Higgs boson. The results are based on the LHC proton-proton collision datasets, with integrated luminosities of up to 4.7 $\mathrm{fb}^{-1}$ at $\sqrt{s}=7$ TeV and 20.3 $\mathrm{fb}^{-1}$ at $\sqrt{s}=8$ TeV, recorded by the ATLAS detector in 2011 and 2012. Combining all production modes and decay channels, the measured signal yield, normalised to the Standard Model expectation, is $1.18^{+0.15}_{-0.14}$. The observed Higgs boson production and decay rates are interpreted in a leading-order coupling framework, exploring a wide range of benchmark coupling models both with and without assumptions on the Higgs boson width and on the Standard Model particle content in loop processes. The data are found to be compatible with the Standard Model expectations for a Higgs boson at a mass of 125.36 GeV for all models considered.

A measurement of the production processes of the recently discovered Higgs boson is performed in the two-photon final state using $4.5\text{ }\text{ }{\mathrm{fb}}^{\ensuremath{-}1}$ of proton-proton collisions data at $\sqrt{s}=7\text{ }\text{ }\mathrm{TeV}$ and $20.3\text{ }\text{ }{\mathrm{fb}}^{\ensuremath{-}1}$ at $\sqrt{s}=8\text{ }\text{ }\mathrm{TeV}$ collected by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider. The number of observed Higgs boson decays to diphotons divided by the corresponding Standard Model prediction, called the signal strength, is found to be $\ensuremath{\mu}=1.17\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.27$ at the value of the Higgs boson mass measured by ATLAS, ${m}_{H}=125.4\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}$. The analysis is optimized to measure the signal strengths for individual Higgs boson production processes at this value of ${m}_{H}$. They are found to be ${\ensuremath{\mu}}_{\mathrm{ggF}}=1.32\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.38$, ${\ensuremath{\mu}}_{\mathrm{VBF}}=0.8\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.7$, ${\ensuremath{\mu}}_{WH}=1.0\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}1.6$, ${\ensuremath{\mu}}_{ZH}={0.1}_{\ensuremath{-}0.1}^{+3.7}$, and ${\ensuremath{\mu}}_{t\overline{t}H}={1.6}_{\ensuremath{-}1.8}^{+2.7}$, for Higgs boson production through gluon fusion, vector-boson fusion, and in association with a $W$ or $Z$ boson or a top-quark pair, respectively. Compared with the previously published ATLAS analysis, the results reported here also benefit from a new energy calibration procedure for photons and the subsequent reduction of the systematic uncertainty on the diphoton mass resolution. No significant deviations from the predictions of the Standard Model are found.

This paper describes a measurement of the $Z/\gamma^*$ boson transverse momentum spectrum using ATLAS proton-proton collision data at a centre-of-mass energy of $\sqrt{s}$ = 7 TeV at the LHC. The measurement is performed in the $Z/\gamma^* \rightarrow e^+e^-$ and $Z/\gamma^* \rightarrow \mu^+\mu^-$ channels, using data corresponding to an integrated luminosity of 4.7 fb$^{-1}$. Normalized differential cross sections as a function of the $Z/\gamma^*$ boson transverse momentum are measured for transverse momenta up to 800 GeV. The measurement is performed inclusively for $Z/\gamma^*$ rapidities up to 2.4, as well as in three rapidity bins. The channel results are combined, compared to perturbative and resummed QCD calculations and used to constrain the parton shower parameters of Monte Carlo generators.