18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco Ricerca di bosoni di Higgs doppiamente carichi con il rivelatore L3 al LEP. Ricerca di bosoni H ++ /H --

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1 18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco Ricerca di bosoni di Higgs doppiamente carichi con il rivelatore L3 al LEP. Ricerca di bosoni H ++ /H -- prodotti in coppia, sui dati raccolti tra il 1998 e il 2000, corrispondenti a una luminosita integrata di 623 pb ­1, ad energie del centro di massa comprese tra 189 GeV e 209 GeV.

2 18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco Aspetti principali Higgs doppiamente carico Produzione al LEP Decadimento Ipotesi Monte Carlo e Dati Analisi Risultati Programma

3 18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco Higgs doppiamente carico Compare in estensioni del MS, modelli supersimmetrici e modelli in cui sia prevista lesistenza di un tripletto di Higgs [G.B. Gelmini and M. Roncadedli, Phys. Lett. B99 (1981) 411; R.N. Mohapatra and J.D. Vergados, Phys. Rev. Lett. 47 (1981) 1713] Tali modelli prevedono piccole masse per i neutrini e lesistenza di Higgs doppiamente carichi di masse relativamente leggere (circa 100 GeV/c²) Allordine piu basso si accoppiano soltanto a leptoni carichi o altri bosoni di Higgs o di gauge, in maniera che si conservi la carica elettrica

4 18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco Produzione In principio prodotti al LEP II, attraverso il processo e + e - H ++ H --, con sezione durto differenziale dipendente dalla loro massa e dallenergia del c.m. Canale sCanale t

5 18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco Decadimento I modi dominanti di decadimento sono: H ++ l + l + H -- l - l - con l,l = e,, Lampiezza di decadimento per un Higgs che decada in una coppia di : Valori della costante h ij sufficientemente alti da permettere un decadimento veloce dellHiggs.

6 18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco Ipotesi Sezione durto differente per i canali Right e Left, a causa del contributo nel solo canale Left dello scambio di Z. Questo tuttavia influisce solo per un fattore di scala Le efficienze di rivelazione per i canali R e L sono identiche, dunque e possibile considerare soltanto accoppiamenti a particelle right-handed Canale t trascurabile purche si scelga la costante di accoppiamento h non troppo grande. Si considerano tutte le possibili combinazioni di sapore per il decadimento dell Higgs doppiamente carico (ee,,, e, e, ) Per ogni canale, una sola costante di accoppiamento non nulla alla volta.

7 18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco canale s, Left canale s, Right canali s + t, Left canali s + t, Right

8 18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco Montecarlo Prodotti per simulare la produzione in coppia di H ++ /H --, e per stimare il fondo atteso per processi dovuti al MS. Contributi dominanti per il fondo: e + e - e + e - + - e + e - ZZ e + e - WW

9 18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco Per ogni costante di accoppiamento, per ogni valore dellenergia del c.m. e per ogni differente massa dellHiggs: simulati 5000 eventi di segnale. En c.m. 189 GeV192 GeV196 GeV200 GeV202 GeV205 GeV207 GeV M.Higgs45 (Gev/c²)65 70 75 80 85 90 94969895 100101103100 103

10 18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco 6 costanti di accoppiamento, una per ogni combinazione di sapore per il decadimento dell Higgs doppiamente carico: h ee,h em,h et,h mm,h mt,h tt compromesso sul valore della costante di accoppiamento che parametrizza linterazione del bosone di Higgs doppiamente carico: sufficientemente grande da assicurare un decadimento veloce, ma abbastanza piccola da poter trascurare il canale t di decadimento: h ij = 0.01, h kl = 0 per k i, l j

11 18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco Il campione di dati utilizzato per lanalisi: Dati Ecm (GeV) (GeV)Lum. Int. (pb -1 ) 188 – 190188.6176.8 190 – 194191.629.8 194 – 198195.584.1 198 – 201199.584.0 201 – 203201.739.2 203 – 206205.080.0 206 – 209206.6130.2 188 – 209197.7623.6

12 18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco Gli stati finali risultanti dai processi e + e - H ++ H -- seguiti dai decadimenti H ++ l + l +, H -- l - l -, constano di 4 leptoni. Lanalisi e di tipo esclusivo. h(ee)h(e )h( )h(e )h( ) eeee ee ee eee eM ee JJ JJ ee MM e JJ MJJ ee JJ e JJ JJ MJJ

13 18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco Analisi La selezione degli eventi richiesti avviene in due fasi: 1.Preselezione: almeno 3 leptoni identificati e ricostruiti; numero di tracce ricostruite pari almeno a 4 e non superiore a 10 2.Selezione: tagli su variabili differenti, dipendenti dai canali considerati (es. energia visibile, momento trasverso, energia dei leptoni identificati)

14 18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco dati fondo atteso segnale

15 18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco segnale dati fondo atteso

16 18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco Risultati Il numero di eventi rimanenti dopo ognuna delle due fasi, per singolo accoppiamento: AccoppiamentoDatiFondoSegnale (prelim.) Efficienza (%) Segnale ee (Presel.)2225.310 – 10060.7 - 65.7 (Sel.)22.810 – 10045.9 – 63.3 e (Presel.) 2012.610 – 10046.6 – 46.9 (Sel.)34.210 – 10035.5 – 44.4 (Presel./Sel.) 01.010 – 10038.7 – 44.4 e (Presel.) 14311591.010 – 10031.2 – 46.4 (Sel.)4641.510 – 10028.5 – 32.4 (Presel.) 1421.510 – 10020.6 – 22.8 (Sel.)810.310 – 10019.5 – 22.2 (Presel.) 13691613.110 – 10047.3 – 55.0 (Sel.)5352.310 - 10046.0 – 52.9

17 18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco Gli eventi osservati, selezionati per i diversi canali, sono consistenti con i numeri attesi per i processi dovuti al Modello Standard. Nessuna evidenza per la produzione di H ++ /H -- E possibile derivare limiti sulla sezione durto di produzione e sulla massa del bosone di Higgs doppiamente carico. Programma

18 18/12/2002 Higgs doppiamente carico - F. Greco La linea solida mostra il limite superiore sulla sezione durto di produzione (95% c.l.)