Il processo di fusione di bosoni vettori in CMS Sara Bolognesi Universita di Torino e CMS (CERN) Congresso SIF, Torino 19 Settembre 2006.

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1 Il processo di fusione di bosoni vettori in CMS Sara Bolognesi Universita di Torino e CMS (CERN) Congresso SIF, Torino 19 Settembre 2006

2 Fusione di Bosoni Vettori canale ottimale per lo studio dellElectroWeak Higgs visibile come risonanza nello spettro in assenza dellHiggs si ha violazione dellunitarieta a ~ 1 TeV NUOVA FISICA deve apparire!! S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/2006 1 VV (V = W / Z) A (W L W L W L W L ) Symmetry Breaking Mechanism: V V V V

3 Losservabile S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/2006 2 Molti diversi modelli alternativi al meccanismo di Higgs, nessuno vincente benchmark scenario = previsioni del MS in assenza Higgs (approccio conservativo) M(H) = 300 GeV M(H) = 500 GeV M(H) = 700 GeV No Higgs Se M H > 2M V, VBF e il canale privilegiato di scoperta dellHiggs Anche in caso di scoperta dellHiggs a bassa massa, il VBF permettera di verificare che il meccanismo dellEWSB sia quello previsto dal Modello Standard xsec VS M(VV)

4 La cinematica 3 p p q q V V V V q tag f1f1 f2f2 f3f3 f4f4 2 quarks ad alta pseudorapidita e molto energetici (quarks tag) 2 bosoni centrali ad alto impulso trasverso (VV -> 4 fermioni) energia: impulso trasverso pseudorapidita: bosoni quark tag (risultati partonici dal canale qq->qqqq f i dai bosoni quark tag (normalizzazione arbitraria)

5 Lo stato finale S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/2006 4 Diversi canali in studio: qq -> qqVW -> qqqq / e qq -> qqVZ -> qqqq / ee qq -> qqZW -> qq qq -> qqWW -> qq semileptonici totalmente leptonici qq -> qqZZ -> qq semileptonico: qqqq leptonico: qq (ZW->ZW senza la risonanza dellHiggs) xsec (segnale No Higgs) M(H) = 500 GeV 158 fb 16.4 fb 1.20 fb 9.52 fb 0.701 fb (segno opposto) 4.30 fb (stesso segno)

6 Le potenzialita di CMS S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/2006 5

7 Le problematiche sperimentali S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/2006 6 Come stiamo affrontando le problematiche sperimentali legate a questo canale Simulazione del rivelatore preliminare A LIVELLO PARTONICO DOPO LA SIMULAZIONE DEL RIVELATORE ED I TAGLI DI ANALISI Analisi non ancora ottimizzate Sviluppato un nuovo generatore MC (Phantom*) elemento di matrice esatto al LO ( EW 6 ) per il segnale (+ fondo irriducibile) ordine di grandezza affidabile alcuni risultati preliminari: * JHEP 07 (2005) 016

8 I quarks tag S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/2006 7 Pseudorapidita piccata a +/- 2.5 (= 170 deg) ampia accettanza CMS HCAL (HF | |<5) efficienza ~ 65% risoluzione sull energia ~ 15% = 0 = 1 = 2 = 3 = 4 richiesti 2 jets con P T > 30 GeV individuiamo i jets giusti nel 47% dei casi purezza Risultati dopo la ricostruzione dei jets ed i tagli di analisi per i canali semileptonici

9 V qq jets S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/2006 8 Negli stati finali semileptonici si ricostruisce la massa invariante di un bosone decaduto adronicamente parton shower ed adronizzazione dello stato finale (modellistica) clusterizzazione dei segnali calorimetrici (simulazione del rivelatore) efficienza ~ 57 % risoluzione M(Vqq) ~ 25% purezza individuiamo i jets giusti nel 34 % dei casi jets dal bosone con P T > 30 GeV

10 I neutrini Nei canali con stato finale ad un neutrino si puo ricostruirne la cinematica: si utilizzano diverse variabili cinematiche per separare il fondo dal segnale S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/2006 9 P T ~ Energia Trasversa Mancante P Z si calcola imponendo M( ) = M W (canale semileptonico: risoluzione ~ 30%) Nel canale con stato finale a due neutrini (qq ) non si puo ricostruire la massa invariante dei bosoni vettori e dellHiggs muoni livello partonico (normalizzazione arbitraria) (canale semileptonico: risoluzione ~ 40%) M(H) = 165 GeV segnale fondo irriducibile

11 I leptoni ( /e) [1] S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/2006 10 Trigger su leptoni ad alto P T livello partonico P T leading lepton valori indicativi (tratti dalle tavole di trigger preliminari per bassa luminosita) (normalizzazione arbitraria) No Higgs P T >14 GeV P T > 29 GeV MUONI ELETTRONI Level 1 P T >19 GeVP T > 29 GeV HLT + altri trigger (dimuon, MET, jet) (trigger hardware con scarsa risoluzione) (trigger software con buona risoluzione) * * qqqql qqqqll qql l qqlll

12 I leptoni ( /e) [2] S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/2006 risoluzione: Z lep lep Z ee Z 2 % Z ee 10 % Z stato finale qq stato finale qqqqee 11

13 Conclusioni Canale strategico: sonda privilegiata per lEWSB (con o senza Higgs) Cinematica promettente Necessaria buona conoscenza di molti sottorivelatori e delle sistematiche sperimentali coinvolte combinazione di diversi canali: ~ 1 ÷ 5 anni ad alta luminosita S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/2006 crosscheck fra diverse sistematiche aumento della statistica disbonibile interazione fra diversi gruppi zzz.. 12

14 Un ringraziamento sentito a tutti i gruppi coinvolti per lottima collaborazione !! TORINOTeorici: Ballestrero, Bevilacqua, Belhouari, Maina Sperimentali: Amapane, Bellan, Bolognesi, Cerminara, Mariotti, Mila, Petrillo MILANOGovoni, Tancini PADOVATorassa BRASILE:Sznajder, Buarque Franzosi

15 I fondi Per ora ci siamo concentrati sulla ricostruzione del segnale e sul fondo irriducibile SEGNALE qqVV FONDI jjVV (processo puramente elettrodebole) jets da processi QCD V + n jets tt -> WbWb fondo irridudicibile (processi EW con stesso stato finale del segnale) ~ 3 × segnale ~ 10 2 × segnale ~ 50 × segnale ~ 10 4 × segnale S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/2006 1 Backup (n=1,2,3,4)

16 Higgs @ LHC S.Bolognesi, SIF Torino 19/09/2006 2 Backup PRODUZIONE DECADIMENTO Quarks tag garantisconola reiezione del fondo con buona efficienza