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.

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.

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.

The jet energy scale (JES) and its systematic uncertainty are determined for jets measured with the ATLAS detector using proton-proton collision data with a centre-of-mass energy of [Formula: see text] TeV corresponding to an integrated luminosity of [Formula: see text][Formula: see text]. Jets are reconstructed from energy deposits forming topological clusters of calorimeter cells using the anti-[Formula: see text] algorithm with distance parameters [Formula: see text] or [Formula: see text], and are calibrated using MC simulations. A residual JES correction is applied to account for differences between data and MC simulations. This correction and its systematic uncertainty are estimated using a combination of in situ techniques exploiting the transverse momentum balance between a jet and a reference object such as a photon or a [Formula: see text] boson, for [Formula: see text] and pseudorapidities [Formula: see text]. The effect of multiple proton-proton interactions is corrected for, and an uncertainty is evaluated using in situ techniques. The smallest JES uncertainty of less than 1 % is found in the central calorimeter region ([Formula: see text]) for jets with [Formula: see text]. For central jets at lower [Formula: see text], the uncertainty is about 3 %. A consistent JES estimate is found using measurements of the calorimeter response of single hadrons in proton-proton collisions and test-beam data, which also provide the estimate for [Formula: see text] TeV. The calibration of forward jets is derived from dijet [Formula: see text] balance measurements. The resulting uncertainty reaches its largest value of 6 % for low-[Formula: see text] jets at [Formula: see text]. Additional JES uncertainties due to specific event topologies, such as close-by jets or selections of event samples with an enhanced content of jets originating from light quarks or gluons, are also discussed. The magnitude of these uncertainties depends on the event sample used in a given physics analysis, but typically amounts to 0.5-3 %.

An improved measurement of the mass of the Higgs boson is derived from a combined fit to the reconstructed invariant mass spectra of the decay channels H→γγ and H→ZZ∗→4ℓ. The analysis uses the pp collision data sample recorded by the ATLAS experiment at the CERN Large Hadron Collider at center-of-mass energies of 7 TeV and 8 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 25 fb−1. The measured value of the Higgs boson mass is mH=125.36±0.37(stat)±0.18(syst) GeV. This result is based on improved energy-scale calibrations for photons, electrons, and muons as well as other analysis improvements, and supersedes the previous result from ATLAS. Upper limits on the total width of the Higgs boson are derived from fits to the invariant mass spectra of the H→γγ and H→ZZ∗→4ℓ decay channels.2 MoreReceived 17 June 2014DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevD.90.052004This article is available under the terms of the Creative Commons Attribution 3.0 License. Further distribution of this work must maintain attribution to the author(s) and the published article’s title, journal citation, and DOI.© 2014 CERN, for the ATLAS Collaboration

ATLAS has measured two-particle correlations as a function of the relative azimuthal angle, Δϕ, and pseudorapidity, Δη, in sqrt[s]=13 and 2.76 TeV pp collisions at the LHC using charged particles measured in the pseudorapidity interval |η|<2.5. The correlation functions evaluated in different intervals of measured charged-particle multiplicity show a multiplicity-dependent enhancement at Δϕ∼0 that extends over a wide range of Δη, which has been referred to as the "ridge." Per-trigger-particle yields, Y(Δϕ), are measured over 2<|Δη|<5. For both collision energies, the Y(Δϕ) distribution in all multiplicity intervals is found to be consistent with a linear combination of the per-trigger-particle yields measured in collisions with less than 20 reconstructed tracks, and a constant combinatoric contribution modulated by cos(2Δϕ). The fitted Fourier coefficient, v_{2,2}, exhibits factorization, suggesting that the ridge results from per-event cos(2ϕ) modulation of the single-particle distribution with Fourier coefficients v_{2}. The v_{2} values are presented as a function of multiplicity and transverse momentum. They are found to be approximately constant as a function of multiplicity and to have a p_{T} dependence similar to that measured in p+Pb and Pb+Pb collisions. The v_{2} values in the 13 and 2.76 TeV data are consistent within uncertainties. These results suggest that the ridge in pp collisions arises from the same or similar underlying physics as observed in p+Pb collisions, and that the dynamics responsible for the ridge has no strong sqrt[s] dependence.

Studies of the spin, parity and tensor couplings of the Higgs boson in the $H\rightarrow ZZ^*\rightarrow 4\ell$, $H\rightarrow WW^* \rightarrow e\nu\mu\nu$ and $H\rightarrow \gamma \gamma$ decay processes at the LHC are presented. The investigations are based on $25$ fb$^{-1}$ of $pp$ collision data collected by the ATLAS experiment at $\sqrt{ s} = 7$ TeV and $\sqrt{ s }= 8$ TeV. The Standard Model (SM) Higgs boson hypothesis, corresponding to the quantum numbers $J ^P=0^+$, is tested against several alternative spin scenarios, including non-SM spin-0 and spin-2 models with universal and non-universal couplings to fermions and vector bosons. All tested alternative models are excluded in favour of the SM Higgs boson hypothesis at more than 99.9% confidence level. Using the $H\rightarrow ZZ^*\rightarrow 4\ell$ and $H\rightarrow WW^* \rightarrow e\nu\mu\nu$ decays, the tensor structure of the $HVV$ interaction in the spin-0 hypothesis is also investigated. The observed distributions of variables sensitive to the non-SM tensor couplings are compatible with the SM predictions and constraints on the non-SM couplings are derived.