Prospettive di scoperta del
bosone di Higgs (SM) a LHC
Simone Gennai
INFN Sez. di Pisa
I.F.A.E. 2004
Schedule di LHC
Aprile 2007:
prima collisione, L=5x1032 - 2x1033 cm-2s-1
Agosto 2007 - Febraio 2008:
Physics run, Ldt  10 fb1

2008  :

L= 1034 cm-2s-1, Ldt  100 fb1per anno.
Rate degli eventi:
100 kHz dopo il L1 trigger.
100 Hz scritti su disco per analisi offline.
Sezioni d’urto di vari processi a LHC
I processi di QCD
rappresentano un
fondo preoccupante
per molti canali di
fisica, a causa della
loro alta sezione
d’urto.
Escogitare le giuste
strategie di trigger è
fondamentale per
riuscire a estrarre il
segnale dai vari fondi.
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ATLAS & CMS
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ATLAS: A Toroidal Lhc ApparatuS
-Preciso sistema di tracciatura centrale
-Buona copertura calorimetrica EM
-Buona accettanza per i
-Calorimetria
adronica
ermetica
(buona misura jet e Etmiss)
CMS: Compact Muon Solenoid
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Supporti camere per muoni di CMS
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Magnete toroidale di Atlas
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Fit Globale del MS
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MH< 196 GeV (95% CL)
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Produzione di Higgs a LHC
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Il processo di
produzione
primario e’ il
“gluon fusion”.
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Canali di scoperta
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MH > 2MZ
MH < 2 MZ
H gg (inclusivo, ttH, WH)
H ZZ 4l
H ZZ* 4l
qqH WW ln jj
H WW* lnln
qqH ZZ 4l, llnn, lljj
H bb (ttH, WH)
qqH WW*
tt ln t-jet
gg
ln jj
In verde sono indicati i canali
attualmente sotto studio ...
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Canali di scoperta (II)
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Trigger di Livello 1: soglie e rate
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H gg
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E’ il canale che permette la
migliore misura della massa dello
Higgs. Si puo’ ottenere una
precisione migliore dell’1% per
masse del bosone tra i 100 e i
150 GeV.
E’ fondamentale che il calorimetro
elettromagnetico funzioni al
meglio delle sue capacità per
poter estrarre il segnale dal
fondo qq qqgg. Il recupero dei
fotoni convertiti e l’individuazione
del vertice primario migliorano di
molto la risoluzione in massa.
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H ZZ* 4 leptoni
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Il segnale puo’ essere
estratto con facilita’ da un
fondo prevalentemente
piatto.
Per MH>2MZ il canale di
decadimento in ZZ e’ quello
che offre migliore
possibilità di scoperta,
assieme al qqH con
H WW, ZZ.
L’accettanza del rivelatore e le efficienze di ricostruzione
sono punti cruciali per questo canale. Se un leptone non
viene ricostruito, si perde l’evento.
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qq->ttH, W->ln, W->jj, H->bb
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Fast
simulation
Il trigger e’ dato dal decadimento semileptonico del W. Il
problema maggiore e’ riuscire a distinguere i b jet
provenienti dallo Higgs.
E’ necessario uno studio in “full simulation” per capire
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meglio
la risoluzione
in massa del bosone di Higgs. IFAE 2004
ATLAS: qq->qqH,H->WW*->2l 2n
In questo canale solo la
massa trasversa puo’ essere
ricostruita. Assieme ai tagli
cinematici (ad esempio il Pt
minimo dei leptoni o l’angolo
tra di essi) permette una
buona discriminazione del
segnale dai principali fondi:
Top top, Wt, WW, tt
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qq->qqH,H->2t
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Grafico riassuntivo di scoperta
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Possibili misure dei parametri
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I canali con H->gg e H->4 leptoni offrono le migliori
risoluzioni in massa.
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