Ricerca del Bosone di Higgs a LHC Landau Pole: la costante di accoppiamento diventa infinita Higgs Width vs MHiggs Per alte masse diventa indefinito I diagrammi con H cancellano la crescita quadratica del primo diagramma Se non esiste l’Higgs, deve esistere qualcosa di analogo !!! Ricerca del Bosone di Higgs al LEP e+ X Zo X Zo * Ho b e- B-tag b Ecmmax = 207 GeV MHmax ~ Ecmmax - Mzo ~ 116 GeV Poisson Statistics: probability of obtaining k events if λ events are expected on average (the mean): -λ ·λk e P(k,λ) = k! Probabilita’ di osservare n candidati, ognuno con xj di una certa variabile discriminante (es. Massa, lunghezza di decadimento, etc, nell’ipotesi segnale + fondo ): e ( s b ) ( s b) n n! Pj n P j j 1 s S ( x j ) b B( x j ) s S(x j ) sb Pj = probab. che il candidato j abbia il valore xj Dove S(xj) e B(xj) sono la probab. che xj sia segnale o fondo. e’ il numero di eventi di segnale con valore xj, etc… n s j S(x j ) L ( s b) s Q( s ) e 1 L(b) j 1 b j B( x j ) n ln Q s w j j 1 wj e’ un peso a seconda che l’evento sia piu’ signal-like o background-like Genero Q nell’ipotesi di solo fondo. Genero Q nell’ipotesi segnale + fondo Li confronto con Q osservato (un valore) dove s e’ calcolato nell’ipotesi di solo fondo Idea di base: verificare se I dati osservati sono piu’ compatibili con una ipotesi di solo fondo, o di segnale piu’ fondo observed observed Q = Ls+b/Lb Likelihood con ipotesi di segnale + background Likelihood con ipotesi di solo segnale http://lephiggs.web.cern.ch/LEPHIGGS/papers/LEP-SM-HIGGS-PAPER/index.html (ci si arriva da Lep Electroweak Working Group webpage) Il “segnale” visto dal LEP Pesi degli eventi “Higgs-like” Un modo alternativo di mostrare i plot di esclusione •Limite superiore alla sezione d’urto per produzione di Higgs, Rlim (Se non ho abbastanza sensibilita’, posso dire che σobs(Higgs, 95 CL) < X, al 95 % CL.) •Confronto con σ(Higgs SM), ovvero X = σ(Higgs SM). •Rlim = σ(Higgs, 95 CL)/σ(Higgs SM) vs MH •Se Rlim < 1 si esclude la produzione di Higgs, rispetto al Modello Standard Limite attuale del Tevatron Tevatron per MH < 150 GeV And below 115 GeV ?!?!?! LLR = Ls+b/Lb X-sec ~ 1 fb 100 event = 100 fb-1 Parton Distribution Functions nel protone LHC e’ una macchina di gluoni Branching Ratio di decadimento Sez. d’urto di produzione (fb) La produzione da gluoni e’ dominante a LHC Accoppiamenti dell’Higgs: gHVV ~ m2V (1/sin 2Ɵw per le W) gHff ~ mf H→gg H t g g Branching Ratio di decadimento t Raro ma in linea di principio facile da identificare 22 Mass measurement at the level of 100-200 MeV is possible with enough luminosity 30 fb-1 N.B. Nel run appena iniziato e’ previsto 1 fb-1 (a 7 TeV) Grande sezione d’urto, ma fondi altissimi. Riservato ai maniaci, e solo se l’higgs e’ gia’ stato scoperto Branching Ratio di decadimento ttH, H→bb 26 CMS, ttH, H→bb, 60fb-1 ttH in CMS : Working point 60fb-1 Studies three final states: fully hadronic :ttH -> bbbbqqqq fully leptonic :ttH -> bbbblnulnu Semi-leptonic:ttH -> bbbbqqlnu (l=e or mu) 27 Branching Ratio di decadimento qqH , H→tt Un ragionevole compromesso fra sez. d’urto e fondo In CMS with early data of 1fb-1 only an upper limit on the cross section can be established. (Worse at 7 TeV) H→W W Canale migliore per MH ~ 2 Mw W W* Branching Ratio di decadimento H 30 1)Cut-based analysis: Kinematic distributions of signal and background events: A low lepton pair Δφ and invariant mass is expected for the signal events compared to backgrounds, After all selection cuts there are 31 events of emu signal and 31 background at 1fb-1 W lν, l = e, µ Masses lower or higher than m(H)=160GeV leave less signal and more background. 2) Multivariate analysis: The neural net analysis gives better results than cut based analysis: At 1 fb-1 with m(H)=160GeV, Cut based analysis : S/B=70/70, NN analysis : S/B=67/37 Best range H→ZZ Canale piu’ pulito per alte masse Z Z* Branching Ratio di decadimento H 35 Higgs boson candidate mass at preselection level (@ 1 fb-1) Selection cuts Ricostruzione massa Z e Z* H→ZZ, 1fb-1 @14 TeV !!! Ricostruzione massa H Quasi escluso ! Previsioni a 1 fb-1 1 fb-1 esclusione 145-190 GeV Roma 07-04-2010 M. Diemoz