1 Ri-scoperta dello SM a LHC e fisica con di-bosoni -Breve rivista del early SM physics program in CMS - Motivazioni: - Comprensione apparato (calib./allineamenti/efficienze)

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1 1 Ri-scoperta dello SM a LHC e fisica con di-bosoni -Breve rivista del early SM physics program in CMS - Motivazioni: - Comprensione apparato (calib./allineamenti/efficienze) Luminometri, candele standard, verifiche pdf… ; fisica inclusiva: pp-> W X, Z X… - fondi ai canali di scoperta (Higgs, Susy, Z, RS..) - Studi via via piu esclusivi: pp-> W/Z+jets, Z pp-> WW, WZ,ZZ top (t-tbar & single top) DY ad alta massa…. - Focalizzazione su misure di di-bosoni Padova, 11-2-2008 U.Gasparini

2 2 Premessa: attivita pre-LHC (Gen-Giu) Sul detector, cercheremo di imparare il massimo possibile dai cosmici: 2007 2008

3 3 Global run di Nov.2007 ~20 M triggers, very useful for - syncronization, calibration, alignment - reconstruction optimization: local/global - trigger` studies - correlation between different detectors In generale, e stata una ottima palestra per il Barrel Muon Il Tracker non cera..

4 4 Fase A di LHC: 43->156 bunches Parameters Beam levels Rates in ATLAS and CMS Rates in Alice and LHCb kbkbkbkbN * 1,5 (m) * 1,5 (m) I beam (p) E beam (MJ) Luminosity (cm -2 s -1 ) Events/ crossing Luminosity (cm -2 s -1 ) Events/ crossing 43 4 10 10 11 1.7 10 12 2 1.1 10 30 << 1 1.2 10 30 0.15 43 4 10 10 2 1.7 10 12 2 6.1 10 30 0.76 1.2 10 30 0.15 156 4 10 10 2 6.2 10 12 7 2.2 10 31 0.76 4.4 10 30 0.15 156 9 10 10 2 1.4 10 13 16 1.1 10 32 3.9 2.2 10 31 0.77 936 4 10 10 11 3.7 10 13 42 2.4 10 31 << 1 2.6 10 31 0.15 936 4 10 10 2 3.7 10 13 42 1.3 10 32 0.73 2.6 10 31 0.15 936 6 10 10 2 5.6 10 13 63 2.9 10 32 1.6 6.0 10 31 0.34 936 9 10 10 1 8.4 10 13 94 1.2 10 33 7 1.3 10 32 0.76 2808 4 10 10 11 1.1 10 14 126 7.2 10 31 << 1 7.9 10 31 0.15 2808 4 10 10 2 1.1 10 14 126 3.8 10 32 0.72 7.9 10 31 0.15 2808 5 10 10 1 1.4 10 14 157 1.1 10 33 2.1 1.2 10 32 0.24 2808 5 10 10 0.55 1.4 10 14 157 1.9 10 33 3.6 1.2 10 32 0.24 Physics pilot run luminosity: 10 pb-1/day S.Redaelli, LHC workshop, Perugia 31/1/08 ~2 mesi ? [ cfr.: (pp W) ~ 30 nb (pp Z) ~ 3.5 nb ] Malberti

5 5 Primi studi di fisica: W inclusivi Sensibilita a u(x)/d(x), Sea- quark pdf distributions…

6 6 W/Z + jets… Z+1 jet Z+2 jet Z+3 jet Z+4 jetW+4 jet W+3 jet W+2 jet W+1 jet - QCD benchmark, grande sezione durto - importante per calibrazione dei jets ( e quindi, MET….) - fondo a segnature di fisica (e.g.:Zbb Higgs, Wjj top) soglia p T jet ~300 Z 2 + 1 jet (E T >50) in 0.1 fb -1 Alpgen

7 7 Early Top CMS, 10/pb No cuts on jets P T (e) > 35 GeV P T (µ) > 40 GeV, N(exp.) = 35 S/(S+B) = 6 M(top) [GeV] DILEPTONIC Cross channel e+µ, cutting only on lepton P T SEMI-LEPTONIC No b-tagging No M(W jj) cut CMS, 10/pb P T (µ) after all other cuts [GeV] PreliminaryPreliminary PreliminaryPreliminary Petrucciani, Perugia 2/2/08

8 8 DY ad alta massa (& nuove risonanze…) CMS PTDR 100 pb -1 Ideal detector Misaligned detector (100 pb -1 scenario) Z models RS model, Graviton exclusion Come le distribuzioni potrebbero apparire nella reale presa dati: Z SSM Z

9 9 Di-bosoni : Motivazioni: - interesse intrinseco della misura (SM +pdf test, gauge couplings…) - Ottima palestra per segnature complesse, control regions per searches - Fondo ai canali di scoperta…. (ggWW) H WW (m H =165) 10 fb -1 +ee + e only [ Zanetti, PHD thesis] 10 fb -1 e.g.: s-channels t-channels

10 10 WW 100 pb -1 - analisi specifiche (non dedicate a H WW) non ancora sviluppate in CMS vanno orientate a ~ 100 pb-1 (pre-Higgs search…) Punti critici: - comprensione della (mis) identificazione dei leptoni (memo: (W+jet) ~7300 pb ) - jet veto (top background reduction: memo: (tt)*BR(2l) ~ 34 pb (WW)*BR(2l) ~ 8 pb W+jet missing Il canale WZ puo aiutare? Fondi principali:

11 11 WZ Scoperta: 1 fb -1 Punti critici: - controllo fondi Z+jets ( (Z+j)= 660 pb, (Zbb)=48 pb) - identificazione leptoni *BR(3l)~ 1.6 pb [ cfr. e.g. CDF: Ldt= 1.1 fb -1 : ] Fondi principali:

12 12 ZZ Fondi principali: [ cfr. Tevatron: L=1.5 fb-1 ] *BR(4l)~0.06 pb

13 13 Padova, WZ analysis (prel.): Primi esercizi (ricostruzione leptoni (mu+e), isolamento, ricostruzione jets, missing pT…) su campioni di full simulation per W-Z (CSA07 samples, CMSSW_1_6_7; attualmente: segnale + fondo tt) inclusive tt Inclusive WZ Z Z ee loose iso cuts Normalizzazione: Ldt= 1 fb -1

14 14 Padova: WZ (II) Richieste: - 80 GeV < M(Z candidate) < 100 GeV - 3 rd lepton pT> 15 GeV - event pTmiss> 30 GeV + central Jet veto [ nota: statistica attuale su fondo t-tbar ( 1.5 10 5 tt inclusivi analizzati sul Tier2 di LNL) inadeguata; fattore ~ 10 necesario… (disponibile via grid) Ldt= 1 fb -1 inclusive tt Inclusive WZ

15 15 Considerazioni conclusive… - Intensa attivita sta partendo in CMS sulle prime SM analysis: assolutamente necessaria per capire il detector e calibrarsi/normalizzarsi su candele note; - la fisica dei di-bosoni fornisce bench-marks interessanti per mettere a punto e testare sui dati reali buona parte delle metodologie (leptoni, jets, missing ET) necessarie alle searches - nel fare cio (topologie in multi-leptoni), si mantiene una finestra aperta su possibili segnali di scoperta di nuova fisica (e.g. 3-leptoni + missing ET…)