SUSY esclusivo: misure di spin del neutralino Lecce, 28/5/2007 Introduzione Punti mSUGRA scelti Selezione degli eventi Masse invarianti e asimmetrie Effetti.

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1 SUSY esclusivo: misure di spin del neutralino Lecce, 28/5/2007 Introduzione Punti mSUGRA scelti Selezione degli eventi Masse invarianti e asimmetrie Effetti dovuti al fondo Stato attuale e prospettive

2 Introduzione Dopo una prima possibile discriminazione di modelli oltre il MS, e nell’ipotesi che la SUSY venga scoperta è necessario caratterizzarla: misure di masse, spin, etc. La catena di decadimento dello squark left-handed è un buon canale per misurare lo spin del neutralino Il secondo neutralino ha spin ½  anisotropia della distribuzione angolare dei prodotti di decadimento –misurabile direttamente tramite la asimmetria di carica (near) (far) considerati solo e/  spin 0 spin 1/2 Segnatura tipica: Grande ETmiss (dalla LSP) Jet con elevato p T (dagli squark o dai gluini) 2 leptoni con stesso sapore e carica opposta (SFOS) Asimmetria di carica A soppressa da cancellazione q/q (ma a LHC sono attesi molti più squarks che antisquarks) A è anche diluita dall’impossibilità sperimentale di distinguere il leptone near da quello far   –

3 Campioni di dati analizzati Segnale SUSY, mSUGRA (HERWIG 6.505 + ISAWIG, ISAJET 7.69/7.64) –Point SU1 – stau coannihilation point m 0 = 70 GeV, m 1/2 = 350 GeV, A 0 = 0 GeV, tan(β) = 10, sign(μ) = +  LO = 7.8 pb (campione di 100 fb -1 ) –Point SU3 – bulk region point m 0 = 100 GeV, m 1/2 = 300 GeV, A 0 =-300 GeV, tan(β) = 6, sign(μ) = +  LO = 19.3 pb (campione di 30 fb -1 ) Fondo SM (ALPGEN 2.0.5) –tt(  l l,  l qq ) + N jets –W + N jets –Z + N jets Studio fatto in fast simulation (ATLFAST) con i dati prodotti centralmente dalla ATLAS + una produzione dedicata al Tier2 di Napoli _

4 Cinematica del punto SU1 Sia che sono consentiti in SU1 masses: 56 GeV 98 GeV Left Right Segnale MC Truth  Due endpoint nella distribuzione di massa del dileptone (catene Left/Right) 264 255 137 softhard 264 154 137 hardsoft I leptoni near e far sono distinguibili dai loro momenti.

5 Cinematica del punto SU3 Solo è consentito in SU3 masse: 100 GeV Right Segnale MC Truth  Un solo endpoint nella massa del dileptone (catena dello sleptone Right). 219 155 118 I leptoni near e far sono indistinguibili. Le maggiore sezione d'urto ed il maggiore branching ratio del segnale rendono questo punto piu' significativo per la misura dell'asimmetria

6 Selezione degli eventi Preselezione (contro il fondo di MS) –E T miss > 100 GeV –Almeno 4 jets p T (j 1 ) > 100 GeV, p T (j i ) > 50 GeV, i=2,3,4 SU1 m(ll) < 100 GeV m(jll) < 615 GeV (in SU1) < 500 GeV (in SU3) Selezione di eventi con 2 leptoni SFOS: p T (l) > 6 GeV (SU1), 10 GeV (SU3) |  |<2.5, E T isol <10 GeV in  R<0.2 Left :m(ll) < 57 GeV Right : 57 GeV < m(ll) < 100 GeV (solo in SU1) E T mancante p T del primo jet SU1

7 Efficienze e rapporto S/B Il contributo più alto al fondo si deve alla SUSY stessa tt + 2 o piu' partoni è il fondo di MS dominante La sottrazione SFOS-OFOS riduce il fondo di SUSY di un fattore ~2 e rende compatibile con 0 il contributo del MS Efficienza (SU1) S/B (SU1) Efficienza (SU3) S/B (SU3) Segnale17%20% SUSY bkg0.94%0.330.75%1 tt+jets 2.69 · 10 -4 0.18 3.14 · 10 -4 0.9 W+jets 1.4 · 10 -5 ~16 0.4 · 10 -5 ~300 Z+jets 1.1 · 10 -5 ~12 0.9 · 10 -5 ~100 _ _

8 Masse invarianti SU3 SU1 M(ll) –SFOS-OFOS SU3 SU1 M(jll) –SFOS-OFOS –Si considerano le masse invarianti ottenute coi due jet aventi i maggiori m(llj) M(lj) –SFOS-OFOS –Entrambi i jets presi sopra SU3 SU1

9 Asimmetrie di carica Utilizzati 2 metodi statistici per testare la compatibilità delle asimmetria di carica con l'ipotesi di asimmetria nulla –confronto con una funzione di costante valore 0  CL  2 Run-Test –Metodo del Run-Test che confronta il numero di "run" (insiemi di punti con valore dello stesso segno) con il numero di bins  CL RT I due metodi sono indipendenti e possono essere combinati  CL comb SU1 : con 100 fb -1 la distribuzione osservata è compatibile con un’asimmetria nulla con un CL<1% SU3: con 30 fb -1 l'ipotesi di asimmetria nulla è rigettata Asimmetria SU1 SFOS-OFOS L=100 fb -1 L=30 fb -1 Asimmetria SU3 SFOS-OFOS

10 Effetti del Fondo sull’asimmetria m(jl ± ) Fondo SUSY –La componente SFOS non rimossa nella selezione finale appare non contribuire all’asimmetria di carica. –Si verifica che l'asimmetria di carica dei leptoni OFOS è nulla (e che quindi la sottrazione SFOS-OFOS non introduce bias). Fondo MS –Sia la componente SFOS che quella OFOS mostrano asimmetrie nulle con elevati confidence level. Selezione del jet sbagliato in m(jl ± ) –Selezionare i due jet più energetici porta ad avere almeno un jet sbagliato. E’ un compromesso accettabile per aumentare la raccolta di segnale senza diluire l’asimmetria –Non si osserva una significativa asimmetria di m(jl ± ) in tali eventi Effetto dei leptoni da jet adronici –valutato conservativamente simulando un effetto fino a tre volte piu' grande di quello ottenuto da ATLFAST. –L'osservabilità dell'asimmetria non ne è risultata significativamente peggiorata

11 Asimmetrie di fondo SUSY Sottrarre la componente OFOS potrebbe alterare la l'asimmetria, per cui bisogna controllare che il contributo sia nullo SU3 SFOS bkg SU1 SFOS bkg Il fondo da eventi SUSY non è trascurabile S/B = 0.33 ( SU1) S/B = 1 (SU3) Occorre quindi studiare la componente SFOS nel fondo di SUSY SU3 OFOS bkg SU1 OFOS bkg

12 Stato attuale e prospettive I nostri studi più approfonditi relativi allo spin del Neutralino risalgono al Dicembre 2006 –Risultati già presentati e discussi (A.V.@FlavorWS,Nov2006, M.B.@IFAE,Apr2007, ATL-PHYS-PUB-2007-004, ATL-PHYS-CONF-2007-006) Gli studi andrebbero ora aggiornati con –Athena 12.0.6 (o 13?) –Studi in fast simulation da rifare con la full –AOD centralmente prodotti (o ntuple?, processamento più veloce, e contestuale agli studi di SUSY inclusivo, ma la macro di analisi andrebbe re-implementata) –I nuovi risultati andrebbero presentati e inseriti nella CSC note “SUSY exclusive” (D. Costanzo e T. Lari)