Il processo di fusione di bosoni vettori in CMS Sara Bolognesi Universita di Torino e CMS (CERN) Congresso SIF, Torino 19 Settembre 2006

Fusione di Bosoni Vettori canale ottimale per lo studio dellElectroWeak Higgs visibile come risonanza nello spettro in assenza dellHiggs si ha violazione dellunitarieta a ~ 1 TeV NUOVA FISICA deve apparire!! S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/ VV (V = W / Z) A (W L W L W L W L ) Symmetry Breaking Mechanism: V V V V

Losservabile S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/ Molti diversi modelli alternativi al meccanismo di Higgs, nessuno vincente benchmark scenario = previsioni del MS in assenza Higgs (approccio conservativo) M(H) = 300 GeV M(H) = 500 GeV M(H) = 700 GeV No Higgs Se M H > 2M V, VBF e il canale privilegiato di scoperta dellHiggs Anche in caso di scoperta dellHiggs a bassa massa, il VBF permettera di verificare che il meccanismo dellEWSB sia quello previsto dal Modello Standard xsec VS M(VV)

La cinematica 3 p p q q V V V V q tag f1f1 f2f2 f3f3 f4f4 2 quarks ad alta pseudorapidita e molto energetici (quarks tag) 2 bosoni centrali ad alto impulso trasverso (VV -> 4 fermioni) energia: impulso trasverso pseudorapidita: bosoni quark tag (risultati partonici dal canale qq->qqqq f i dai bosoni quark tag (normalizzazione arbitraria)

Lo stato finale S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/ Diversi canali in studio: qq -> qqVW -> qqqq / e qq -> qqVZ -> qqqq / ee qq -> qqZW -> qq qq -> qqWW -> qq semileptonici totalmente leptonici qq -> qqZZ -> qq semileptonico: qqqq leptonico: qq (ZW->ZW senza la risonanza dellHiggs) xsec (segnale No Higgs) M(H) = 500 GeV 158 fb 16.4 fb 1.20 fb 9.52 fb fb (segno opposto) 4.30 fb (stesso segno)

Le potenzialita di CMS S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/2006 5

Le problematiche sperimentali S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/ Come stiamo affrontando le problematiche sperimentali legate a questo canale Simulazione del rivelatore preliminare A LIVELLO PARTONICO DOPO LA SIMULAZIONE DEL RIVELATORE ED I TAGLI DI ANALISI Analisi non ancora ottimizzate Sviluppato un nuovo generatore MC (Phantom*) elemento di matrice esatto al LO ( EW 6 ) per il segnale (+ fondo irriducibile) ordine di grandezza affidabile alcuni risultati preliminari: * JHEP 07 (2005) 016

I quarks tag S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/ Pseudorapidita piccata a +/- 2.5 (= 170 deg) ampia accettanza CMS HCAL (HF | |<5) efficienza ~ 65% risoluzione sull energia ~ 15% = 0 = 1 = 2 = 3 = 4 richiesti 2 jets con P T > 30 GeV individuiamo i jets giusti nel 47% dei casi purezza Risultati dopo la ricostruzione dei jets ed i tagli di analisi per i canali semileptonici

V qq jets S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/ Negli stati finali semileptonici si ricostruisce la massa invariante di un bosone decaduto adronicamente parton shower ed adronizzazione dello stato finale (modellistica) clusterizzazione dei segnali calorimetrici (simulazione del rivelatore) efficienza ~ 57 % risoluzione M(Vqq) ~ 25% purezza individuiamo i jets giusti nel 34 % dei casi jets dal bosone con P T > 30 GeV

I neutrini Nei canali con stato finale ad un neutrino si puo ricostruirne la cinematica: si utilizzano diverse variabili cinematiche per separare il fondo dal segnale S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/ P T ~ Energia Trasversa Mancante P Z si calcola imponendo M( ) = M W (canale semileptonico: risoluzione ~ 30%) Nel canale con stato finale a due neutrini (qq ) non si puo ricostruire la massa invariante dei bosoni vettori e dellHiggs muoni livello partonico (normalizzazione arbitraria) (canale semileptonico: risoluzione ~ 40%) M(H) = 165 GeV segnale fondo irriducibile

I leptoni ( /e) [1] S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/ Trigger su leptoni ad alto P T livello partonico P T leading lepton valori indicativi (tratti dalle tavole di trigger preliminari per bassa luminosita) (normalizzazione arbitraria) No Higgs P T >14 GeV P T > 29 GeV MUONI ELETTRONI Level 1 P T >19 GeVP T > 29 GeV HLT + altri trigger (dimuon, MET, jet) (trigger hardware con scarsa risoluzione) (trigger software con buona risoluzione) * * qqqql qqqqll qql l qqlll

I leptoni ( /e) [2] S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/2006 risoluzione: Z lep lep Z ee Z 2 % Z ee 10 % Z stato finale qq stato finale qqqqee 11

Conclusioni Canale strategico: sonda privilegiata per lEWSB (con o senza Higgs) Cinematica promettente Necessaria buona conoscenza di molti sottorivelatori e delle sistematiche sperimentali coinvolte combinazione di diversi canali: ~ 1 ÷ 5 anni ad alta luminosita S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/2006 crosscheck fra diverse sistematiche aumento della statistica disbonibile interazione fra diversi gruppi zzz.. 12

Un ringraziamento sentito a tutti i gruppi coinvolti per lottima collaborazione !! TORINOTeorici: Ballestrero, Bevilacqua, Belhouari, Maina Sperimentali: Amapane, Bellan, Bolognesi, Cerminara, Mariotti, Mila, Petrillo MILANOGovoni, Tancini PADOVATorassa BRASILE:Sznajder, Buarque Franzosi

I fondi Per ora ci siamo concentrati sulla ricostruzione del segnale e sul fondo irriducibile SEGNALE qqVV FONDI jjVV (processo puramente elettrodebole) jets da processi QCD V + n jets tt -> WbWb fondo irridudicibile (processi EW con stesso stato finale del segnale) ~ 3 × segnale ~ 10 2 × segnale ~ 50 × segnale ~ 10 4 × segnale S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/ Backup (n=1,2,3,4)

LHC S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/ Backup PRODUZIONE DECADIMENTO Quarks tag garantisconola reiezione del fondo con buona efficienza