Fisica di ATLAS (risultati recenti)

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1 Fisica di ATLAS (risultati recenti)
16/7/12 Leonardo Rossi

2 Run 2012 % detector non operativa (typ~0.5%, max 4%)
Luminosita’ di picco nel 2012: ~ 6.8 x1033 cm-2 s-1 % detector non operativa (typ~0.5%, max 4%) e(data taking)~94% % di dati di buona qualita’ (=ok x analisi) ~94%  ~90% delle collisioni usate nelle analisi 16/7/12 Leonardo Rossi

3 …e il trend indica che il run 2012 procede verso una luminosita’ integrata di fb-1 (il run di protoni e’ stato esteso di 2 mesi fino a fine 2012, poi ioni pesanti i primi mesi 2013) 2012: 6.6 fb-1 at 8 TeV 2011 5.6 fb-1 at 7 TeV 2010 0.05 fb-1 at 7 TeV 16/7/12 Leonardo Rossi

4 …pero’con un prezzo da pagare (pile-up)
Valore di disegno ) Evento Z μμ (dati 2012) con 25 vertici ricostruiti Z μμ 16/7/12 Leonardo Rossi

5 Tecniche di trigger ottimizzate per gestire gli effetti del pile-up e della cresciuta luminosita’ tenendo il + basso possibile le soglie sulle osservabili critiche. Chiave di volta: “object isolation” (e peso del vertice con piu’ energia trasversa). Esempi di trigger rate (minori soglie non prescalate) Soglie dei leptoni cresciute di soli 5 GeV dal 2010 (crescita di lumi x 70) L1: ~ 65 kHz L2: ~ 5 kHz EF: ~ 400Hz 16/7/12 Leonardo Rossi Overall ~ 500 trigger items

6 Si puo’ mantenere la medesima soglia con un turn-on piu’ rapido
Tutti i trigger migliorati, in particolare il trigger in Etmiss (e.g. ottimizzazione delle somme in L2, prima solo raw in L1) Si puo’ mantenere la medesima soglia con un turn-on piu’ rapido x-component resolution Red: 2011 Blue: 2012 Offline ET miss (GeV) 16/7/12 Leonardo Rossi

7 Le variabili “globali” (e.g. ETmiss) sono le piu’ sensibili al pile-up
Tecniche di ricostruzione ottimizzate per gestire e sterilizzare gli effetti del pile-up. Chiave di volta: ridursi al vertice primario “buono”  il ruolo del tracciatore e’ cruciale (e avere un g puntante anche). Le variabili “globali” (e.g. ETmiss) sono le piu’ sensibili al pile-up Capire e ottimizzare la risoluzione in Etmiss e’ cruciale per SUSY e per i canali con WW e tt Risoluzione in ETmiss vs #vertici per eventi Z μμ # vertici primari ricostruiti 16/7/12 Leonardo Rossi ~60% di quelli veri

8 <# jets> vs #vtx1 con e senza taglio in JVF
Anche l’efficienza per la ricostruzione di elettroni (sopra la soglia di trigger dei 24 GeV) e’ stata resa indipendente dal pile-up. Definizione JVF From Z ee events 16/7/12 Leonardo Rossi

9 Il numero di job ATLAS che runnano sulla GRID ~100k (sempre) lanciati da ~1500 A-users.
Risorse usate al pledge limit (o meglio)  cruciale per dare i risultati in brevissimo tempo (~2w da ultimi dati a seminario Higgs). 16/7/12 Leonardo Rossi

10 (3/7/12) Pubblicazioni http://atlasresults.web.cern.ch/atlasresults/
Italiani molto attivi negli EdBoard e/o come autori principali delle pubblicazioni e delle analisi (+pubcom) …e anche molto attivi nell’uso ottimale dell’informazione prodotta dal rivelatore tracking, m, ETmiss, e/g, jets, b-tagging, lumi, etc. (3/7/12) Pubblicazioni 16/7/12 Leonardo Rossi

11 EW in sintesi Misure importanti per se e come fondi x Higgs e nuova fisica Non ci sono indicazioni di deviazioni significative da SM 16/7/12 Leonardo Rossi

12 Di-bosoni Accesso a vertici TGC  modifica rate e distribuzioni M e pT. Triple Gauge Couplings s(WZ) = (stat) ± 0.8 (syst) ± 0.4 (lumi) s(WZ) SM (NLO) = smeas>sSM (non ancora significativa) Misurato σ (ZZ) = 9.3 ± 1.2 pb SM (NLO) σ (ZZ) = 7.4± 0.4 pb 16/7/12 Leonardo Rossi

13 Risonanze ad alta massa
q* Di-jets: guardano fino a 4 TeV, nessuna deviazione  mq*>3.66 Ricerca di risonanze e+ e- or m+ m- Z’ (spin 1) : typically U(1) left over dal breakdown del gruppo grand-unificato G* (spin 2): Teorie con extra-dim, eccitazione di Kaluza-Klein del gravitone limite : m(Z’SSM) > 2.21 TeV m(G*) > 2.16 TeV 16/7/12 Leonardo Rossi

14 g g searches: ricerca di extra-dimensioni
G* (Randall-Sundrum): risonanza M(G*) > 2.06 TeV [k/M = 0.1] Se volte essere ottimisti…piccole deviazioni alla fine degli spettri di massa 16/7/12 Leonardo Rossi

15 Higgs: riepilogo dei risultati 2011 (7 TeV)
Combinazione di 12 decadimenti: H γγ W/ZHW/Z bb (3 stati finali) H ττ (3 stati finali) H ZZ(*)  4l H WW(*)  lνlν H ZZ  llqq H ZZ  llνν H WW  lνqq La parte in grigio esclusa al 95%CL (fino a 541 GeV), un eccesso a 2.9s a ~126 GeV (gg dominante con 2.8s, ZZ* contribuisce con 2.4, WW* con 0.8) Local p0~10-3  probabilita’ globale di fluttuazione nell’intervallo ( ) GeV e’ di 15% (6%) 16/7/12 Leonardo Rossi

16 I risultati sono stati aggiornati aggiungendo tutta la statistica disponibile (a 8 TeV) x i 2 canali piu’ significativi (per s x BR, purezza e risoluzione in massa) + ottimizzazione analisi 2011 s (8TeV)~1.3s (7TeV), idem per irreducible bknd, peggio x reducible Hgg s x GeV ~ 50 fb ET(g1,g2)>(40,30) GeV Per ottimizzare S/N il campione e’ stato suddiviso in 10 categorie (e.g. convertiti o meno, divisi per g-rapidity, con 2 jets, etc.) Dopo le selezioni (ottimizzate con l’uso di NN) ci aspettiamo 170 eventi (20% di VBF) su 6340 eventi nella finestra del segnale La reiezione del fondo di p0 e’ cruciale (fondo da jet-g e jet-jet con jetp0fake g) perche’ i fondi sono volte il background irriducibile. La risoluzione in massa e’ cruciale per separare il segnale dal fondo continuo. |Dhjj>2.8 Mjj>400 GeV Stabilita’ del LAr entro 0.1% 16/7/12 Leonardo Rossi

17 E1,E2: il LAr e’ studiato con J/y, Ze+e- e Wen
La misura della massa invariante dipende dalle energie dei g e dall’angolo a di apertura tra di loro m2γγ= 2 E1 E2 (1-cosα) E1,E2: il LAr e’ studiato con J/y, Ze+e- e Wen la scala dell’ enegia allo Z e’ nota allo 0.3% La linearita’ e’ <1% (da pochi a 100 GeV) L’uniformita’ ~1% a: la conoscenza della posizione del vertice (tra i tanti del pile-up) e’ importante. Per i g convertiti si usa il tracciatore, per gli altri si usa la direzionalita’ del LAr. ϑ Misura della direzione del g con il LAr  Z del vertice primario σZ ~ 1.5 cm, invece di 6cm sm~1.6 GeV e non dipende dal pile-up (90% entro 2s) 16/7/12 Z (γ1) – Z (γ2) Leonardo Rossi

18 Dopo i tagli il campione e’ dominato dal fondo irriducibile gg.
L’altro elemento critico e’ la riduzione del fondo di p0 nei jets. Si ottiene Rj ~104 con ε(γ) ~ 90% mediante: Isolamento : ET < 4 GeV in un cono ΔR < 0.4 intorno alla direzione del g (sottrazione del pile-up evento-per-evento usando la “densita’ di energia ambientale” e correggendo per l’out-of-time pile-up). Puntamento : grazie alla granularita’ (h-strips) LAr. Dopo i tagli il campione e’ dominato dal fondo irriducibile gg. η-strips ET~ 21 GeV ET~ 32 GeV γγ ~ 75-80% gj ~ 20% jj ~ 2% 16/7/12 Leonardo Rossi

19 Incertezze sistematiche principali
S/N~3% Il fit alla distribuzione mγγ fatto mediante Crystal Ball+Gauss (per ogni categoria del segnale) + modello del fondo ottimizzato MC. 59059 eventi Incertezze sistematiche principali 16/7/12 Leonardo Rossi

20 Tutti i canali danno risultati compatibili
Dati Expected from SM Higgs at given mH Tutti i canali danno risultati compatibili Analisi 2011 ottimizzata Significanza globale nell’intervallo [ ] = 3.6 s 16/7/12 Leonardo Rossi

21 H  ZZ(*)  4l (4e, 4μ, 2e2μ) σ x BR ~ 2.5 fb mH ~ 126 GeV
Segnale debole, ma preciso e con S/N~1 (N=bkgnd irriducibile) Leptoni ben capiti, possibile scendere in pT-cut: 4 leptoni: pT1,2,3,4 > 20,15,10,7-6 (e-μ) GeV, 50 < m12 < 106 GeV; m34 > GeV (vs mH). L’efficienza di ricostruzione ~98% (97%) per e (m), quella di identificazione ~95% (100%) per e (m) ~ indipendente dal pile-up (misurate con tag-probe allo Z). Background principali: ZZ* (irriducibile) Zbb, Z-jets e tt (con 2 leptoni dai b-jets o dai q-jets) soppresso con criteri di isolamento e di parametro di impatto dei leptoni Bkgnd validato con dati in regioni di cntl (bkgnd-rich) Z 2μ mass spectrum ~ 2M Z μμ Mass resolution ~ 2 GeV H 4μ mass spectrum 16/7/12 Leonardo Rossi

22 Il picco a 90 GeV e’ dovuto al diagramma
Dati >160 GeV dominato da ZZ-bkgnd (191 ev obs vs 147±11 aspettati)~1.3 x SM stesso fattore osservato in s(ZZ). Misurato σ (ZZ) = 9.3 ± 1.2 pb SM (NLO) σ (ZZ) = 7.4± 0.4 pb Il picco a 90 GeV e’ dovuto al diagramma Si puo’ provare  cresce rilasciando i tagli su m12, m34 e pT(m4) 16/7/12 Leonardo Rossi

23 Dati 16/7/12 Leonardo Rossi

24 Significanza globale nell’intervallo [110-141] = 2.5 s
16/7/12 Leonardo Rossi

25 Combinando tutti i canali (dati 2011) e gg,ZZ (dati 2012) si escludono al 95% CL le regioni di massa [ ] e [ ] GeV e al 99% CL le regioni [ ] GeV e [ ] GeV In assenza di segnale ci si aspetta di potere escludere l’Higgs SM nel range [ ]GeV Eccellente accordo (meglio di 2s) del fondo (e delle sue fluttuazioni) su tutto il range di massa con l’eccezione della regione intorno a 125 GeV. 16/7/12 Leonardo Rossi

26 5σ Massimo eccesso a mH=126.5 GeV m125=1.2 ±0.3
Valore atteso x SM Higgs vs mH Valore atteso x SM Higgs vs mH Massimo eccesso a mH=126.5 GeV Significanza locale 5.0 s Probabilita’ di fluttuazione del fondo Significanza globale in [ ]GeV 4.3 s e in [ ]GeV 4.1 s Aspettativa per SM Higgs di un eccesso a 4.6 s Buon accordo con SM m125=1.2 ±0.3 16/7/12 Leonardo Rossi

27 Le misure gg e ZZ* sono consistenti e in accordo con lo SM
Le misure nei vari canali sono consistenti tra loro Paper (incluso WW*) sara’ mandato PLB (idem x CMS) entro la fine di Luglio. Gli altri canali (tt, W/ZHW/Zbb) pubblicati entro l’estate. Inizia l’era delle misure : a questa massa molti decay modes aperti  possiamo imparare molto Priorita’ alla misura di Spin Branching Ratios 16/7/12 Leonardo Rossi

28 e SUSY? H@125 GeV rinforza la necessita’ di trovare SUSY @O[TeV]
95% CL_s exclusion limits obtained by using the signal region with the best expected sensitivity at each point in a simplified MSSM scenario with only strong production of gluinos and first- and second-generation squarks, and direct decays to jets and neutralinos; The red lines show the observed limits, the dashed-blue lines the median expected limits, and the dotted blue lines the +/- 1 sigma variation on the expected limits. ATLAS EPS 2011 limits are from [17] and LEP results from [59]. GeV rinforza la necessita’ di trovare I limiti di esclusione a 95%CL sono O[TeV] per quasi tutti i casi studiati 16/7/12 Leonardo Rossi

29 Rimane una finestra per la terza generazione
Summary of the five dedicated ATLAS searches for top squark (stop) pair production based on 4.7 fb-1 of pp collision data taken at √s = 7 TeV. Exclusion limits at 95% CL are shown in the ˜t1 - χ01 mass plane. The dashed and solid lines show the expected and observed limits, respectively, including all uncertainties except the theoretical signal cross section uncertainty (PDF and scale). The dotted lines represent the results obtained when reducing the nominal signal cross section by 1σ of its theoretical uncertainty. For stop masses below 200 GeV, the decay ˜t1 → b+ χ±1 , χ ±1 → W(*)+ χ01 is assumed in all cases, with two hypotheses on the χ ± 1 , χ01 mass hierarchy, m(χ ± 1)=106 GeV and χ±1 ~ 2 × χ01 [1][2]. For stop masses above 200 GeV, the decay ˜t1 → t+ χ01 is assumed to dominate [3][4][5]. 16/7/12 Leonardo Rossi

30 Conclusioni Se ce lo fanno fare…. Giorni molto entusiasmanti
Acchiappato il bosone + pesante mai misurato  molte cose da capire su di lui gia’ con i dati di quest’anno …e molto altro ancora Se ce lo fanno fare…. INFN 16/7/12 Leonardo Rossi

31 Back-up 16/7/12 Leonardo Rossi

32 16/7/12 Leonardo Rossi