Ricerca di Supersimmetria in eventi con due jet ad alto PT a LHC Marino Romano

Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet Sommario Introduzione LHC e ATLAS Simulazione Analisi dati Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Introduzione: Supersimmetria Le trasformazioni supersimmetriche trasformano uno stato bosonico in uno stato fermionico e viceversa MSSM (Modello Standard Supersimmetrico Minimale) Conservazione di R-parità: Cotenuto di particelle minimo Gruppo di simmetria di gauge dello SM Particelle SM: R=1 Particelle SUSY: R=-1 Particelle SUSY prodotte solo in coppie La particella SUSY più leggera è stabile La LSP sfugge dal rivelatore Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Introduzione: Modelli SUSY Parametri Msugra m0, m1/2, A0, tanb, sign(m) Scenario preso in esame Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Introduzione: obiettivo della tesi Scan dello spazio dei parametri SUSY e studio di eventi a due jet Modello: mSUGRA Zona di sensibilità: Mgluino>Msquark Ottimizzazione dei tagli per massimizzare la discriminazione del segnale dal fondo Scanning in m0 e m1/2 e ricerca delle zone di sensibilità nel piano (m0,m1/2) Example signal Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Introduzione: il canale a due jet Studi di supersimmetria richiedono tipicamente Molti jet Eventualmente uno o piu’ leptoni Alta missing ET (nel caso di una LSP stabile) Motivazioni: Canali con bassa molteplicità di jet poco studiati fin’ora Topologia semplice, canale adatto alle prime fasi della presa dati a LHC Principali fondi: (Zν ν o Wl ν ) + jet Processi QCD top anti-top Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet LHC (Large Hadron Collider) Anello di collisione lungo 27 km (ex-LEP) situato ~ 100 m sotto terra nei pressi del CERN di Ginevra pp Ecm(max) = 14 TeV L(max) = 1034 cm-2s-1 ATLAS LHCb ALICE CMS Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Simulazioni: apparato software Legenda: - Definizione dello scenario (per laSUSY) - Generazione dell’hard scattering - Parton shower ed adronizzazione - Simulazione del rivelatore Segnale Fondo ppjjn1n1 (Zν ν e Wl ν) + jet SUSY-HIT MadGraph MadGraph QCD ttbar Pythia 6 Pythia 6 MC@NLO Pythia 6 PGS Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Simulazioni: scelta del punto mSUGRA Segnale a 2 jet favorito se: - Proibiti i decadimenti a cascata in gluini - Gluino non troppo massivo Sette punti di benchmark per ATLAS: SU (1, 2, 3, 4,6, 8.1, 9) SU4: s ≈ 12 pb msquark, msgluino ≈ 400 GeV Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Simulazioni: generazione eventi ≈38000 diagrammi Fondo Inoltre sono stati generati campioni a più bassa luminosità di eventi W+jet, per studiare l’effetto del veto sui leptoni usato nell’analisi. Il contributo di questa sorgente è comunque trascurabile. Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet Analisi dati: punto SU4 Parametri del punto SU4: m0 = 200 GeV, m1/2 = 160 GeV, A0 = -400 GeV, tanβ = 10 e µ> 0 Tagli di base Almeno due jet con PT>50 GeV in |η|<2.5 Somma dei pt dei due jet piu’ energetici >500 GeV Angolo fra i due jet più energetici Δφ<150° nessun altro jet con pT > 50 GeV in | η|<3.5 nessun leptone con pT > 20 GeV Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet Analisi dati: punto SU4 Variabili su cui effettuare lo scan dei tagli: Variabile α Massa invariante dei due jet più duri Energia trasversa mancante QCD Znn Dopo preselezione Variabile da massimizzare: significatività del segnale rispetto al fondo Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Analisi dati: ottimizzazione tagli punto SU4 Tagli che ottimizzano la significatività Mjj>100 GeV a>0.15 ET mancante >100GeV a 100 pb-1 Fonti di sistematiche considerate (arXiv: 0901.0512): Jet energy scale (± 5%) Missing ET (±10%) Incertezza Eventi segnale Eventi fondo Selezione nominale 79 ± 3 32 ± 6 JES +5% 94 ± 3 (+19%) 47 ± 8 (+44%) JET -5% 63 ± 3 (-19%) 29 ± 6 MET +10% 79 ± 3 (+0%) 32 ± 6 (+0%) MET -10% 79 ± 3 (-0%) 28 ± 6 (-8 %) Stat+sist ±19% +48% - 24% Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Analisi dati: scan in m0 e m1/2 Regione non esclusa dagli esperimenti al LEP e TEVATRON Griglia 6x6 + interpolazione M0 da 60 a 660 GeV M1/2 da 130 a 330 GeV A0, segno di µ e tanβ fissi (ai valori del punto SU4) Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Analisi dati: scan in m0 e m1/2 Sezione d’urto totale Efficienza di selezione (tagli ottimizzati) M0 M1/2 s (pb) Efficienza Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Analisi dati: regioni di sensibilità e impatto delle sistematiche mgluino=msquark Sist - Sist + Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Analisi dati: risultati a diverse luminosità Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet Conclusioni Oggetto della tesi: uno studio per la rivelazione di possibili segnali di supersimmetria utilizzando eventi a due jet ad alto impulso trasverso. La generazione dei campioni montecarlo usati per segnale e fondo e' stata completamente fatta “in casa” mettendo in piedi una catena completa Lo studio ha dismotrato buona sensibiltà per larghe porzioni dello spazio dei parametri mSUGRA dove Msquark < Msgluino Sensibile a squark di massa fino a 700 GeV a L=100 pb-1 (limite attuale circa 400 GeV) Le principali incertezze sistematiche sono state considerate ed hanno un impatto non drammatico sulle regioni di sensibilita' Studio valido negli altri punti di benchmark (a meno di un fattore ≈6 di luminosità) Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet Slides di Backup Cliccami per chiudere Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet PGS Confronto fra apertura del cono 0.4 e 0.7 Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Supersimmetria: motivazioni (slide di backup) Stabilizzazione della massa dell’higgs Inoltre… -Permette l’unificazione delle interazioni di gauge -La LSP può spiegare l’origine della materia oscura fredda non barionica Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet PGS Card usata Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Analisi dati: ottimizzazione tagli punto SU4 Significatività del segnale in funzione dei tagli in MET e a per diversi tagli in mjj (da 50 a 300 GeV) Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Analisi dati: scan in m0 e m1/2 Livelli di esclusione a 3 e 5 σ Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Misura i parametri delle Il rivelatore ATLAS Rivelatore interno Calorimetro elettromagnetico Calorimetro adronico Misura energia di elettroni, positroni e fotoni prodotti da sciami elettromagnetici Misura i parametri delle particelle cariche: Misura energia degli adroni prodotti da sciami adronici Spettrometro di muoni Misura l’ impulso dei muoni (che sono le uniche particelle cariche che non rilasciano energia nei calorimetri) segno della carica momento della particella direzione iniziale vertice di interazione Misure di precisione

Simulazioni: scelta del punto mSUGRA Circa 100 diagrammi Con Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Analisi dati: alcune sistematiche Uniche fonti di sistematiche considerate (arXiv: 0901.0512): Jet energy scale (± 5%) Missing ET (± 10%) Incertezza Eventi segnale Eventi fondo Selezione nominale 79 ± 3 32 ± 6 JES +5% 94 ± 3 (+19%) 47 ± 8 (+44%) JET -5% 63 ± 3 (-19%) 29 ± 6 MET +10% 79 ± 3 (+0%) 32 ± 6 (+0%) MET -10% 79 ± 3 (-0%) 28 ± 6 (-8 %) Stat+sist ±19% +48% - 24% Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

Regione degli end-caps Il rivelatore ATLAS Regione degli end-caps Misure di precisione Regione centrale del barrel