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

Presentazione sul tema: "Ricerca di Supersimmetria in eventi con due jet ad alto PT a LHC"— Transcript della presentazione:

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

2 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

3 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

4 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

5 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

6 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

7 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

8 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 Pythia 6 PGS Marino Romano Ricerca di Supersimmetria in eventi a due jet

9 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

10 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

11 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

12 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

13 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: ): 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

14 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

15 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

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

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

18 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

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

20 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

21 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

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

23 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

24 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

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

26 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

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

28 Analisi dati: alcune sistematiche
Uniche fonti di sistematiche considerate (arXiv: ): 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

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