TISB
Firenze 15 – 16 Gennaio 2003
Ricerche di SUSY con CMS:
alcuni commenti e idee…
Alessia Tricomi
Dipartimento di Fisica and INFN Catania
Where we are…


Almost all studies done in mSUGRA framework
Two different strategies:

Explore the mass reach in the (m0, m1/2) plane

Final states:









Etmiss + jets
No lepton + Etmiss + jets
1 l + Etmiss + jets
2 l OS + Etmiss + jets
2 l SS + Etmiss + jets
3 l + Etmiss + jets
Study a specific chain and reconstruct SUSY particlesNEW
Signal & Bkg simulation performed using ISAJET+PYTHIA
To study the CMS capabilities to discover SUSY the fast MC
package CMSJET has been used
Alessia Tricomi
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mSUGRA cross section
Main issue: search of
strongly interacting sparticles
 For low m1/2 value main contribution
~g
~, g
~q
~, q
~q
~
from g
 In the domains with extremely high
~, q
~ associated production of
masses of g
~, q
~ with 
~ ,
~ may dominate
g
0

Alessia Tricomi
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

Inclusive analyses
Main strategy: try to look for an excess of events over SM bkg
Apply kinematical cuts to distinguish signal from bkg


Etmiss,Njets ,Nb-jets ,Niso-lep
Final states:










Etmiss + jets
No lepton + Etmiss + jets
1 l + Etmiss + jets
2 l OS + Etmiss + jets
2 l SS + Etmiss + jets
3 l + Etmiss + jets
Chosen criterion of signal observability
S
σ 
5
SB
Cuts optimized in order to maximize s
mSUGRA scenario: explored the CMS mass reach in the (m0, m1/2)
plane for different tanb values
p-MSSM scenario: explored the CMS mass reach in the ( Mg~ , Mq~ )
plane for different (M~ , M1,M2,MA, tanβ , μ, A3 ) values
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CMS reach vs integrated luminosity
A0=0, tanb=35, m>0

Expected squark-gluino mass
reach with CMS








Alessia Tricomi
1.5 – 1.8 TeV with 10 fb-1
2.3 – 2.5 TeV with 100 fb-1
2.6 – 3.0 Tev with 300 fb-1
2.8 – 3.2 TeV with 1000 fb-1
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Un approccio diverso…

Studi esclusivi: cercare di ricostruire le sparticelle a
partire da una particolare catena di decadimento
Proposed Post-LEP Benchmarks for Supersymmetry (hep-ph/0106204)
Occorre selezionare dei punti di benchmark
in cui effettuare la ricostruzione
Sono stati proposti diversi benchmark points
I più aggiornati
hep-ph/0202233 tengono conto dei
costraint LEP, b->sg, am
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A GEANT picture of a SUSY event
Alessia Tricomi
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Ricostruzione di squark

Al momento come ricostruzione esclusiva c’è solo il lavoro
di Massimiliano per sbottom e squark
0
~


1
p

b
~
 20
~
g
~
b
p

~


b
Punti: B, G con l=e,m
Ricostruzione solo a livello di fast simulation -> il
prossimo step è passare ad ORCA
Alessia Tricomi
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First step: 20  l+l- 10
p

b
~
 20
~
g
~

~
b
p
~
10


~
 20
Mmax
  

Z+jet
10 fb-1
tt
M(e e - )  M(μ μ )
Alessia Tricomi

~

b
SUSY
~
10
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(Mχ~20  M~2 )(M~2  Mχ~20 )
2
1
M~
SUSY +
SM
End-point

Ricostruzione di sbottom, squark e
gluini fatta studiando l’end-point
della distribuzione Mll con l = e, m


Per tanb elevati il decadimento in tt
domina e quindi occorre considerare
questo canale
Sempre per valori elevati di tanb la
produzione di 30 con 30  Z 01,2
diventa significativa (BR 30%)
Alessia Tricomi
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Possibili studi dell’end-point

Tutto il regime a grandi tanb (>10) è da studiare in dettaglio








~
20  ~
t  t 
~
20  ~
10 t  t 
~
  ~
tn
1
1
~
10 t  t 
t
3  Z 1,2
20  Z 01
2   Z  1
0
0
Rate Z ll e < pTZ> sensibili a M2 
canali con chargini più difficili per
la presenza di n nello stato finale
20  h 01, h  bb
Tutti questi canali possono servire per
studiare  0, stand alone o combinati per ricostruire squark e gluini
Alessia Tricomi
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Altri canali

Stop


Gabriele ha dimostrato che è possibile mettere in
evidenza un eccesso di stop
Nessuna ricostruzione esclusiva dello stop è stata
finora effettuata
~~ ~
~
0
~
~b
t
t
,
t

χ
t
o
t

χ
 Produzione diretta:
1
1
~
~
~0tt
 Decadimenti in cascata da gluini: g  t t 
χ
1


Sbottom


Ricostruzione difficile a causa dell’alto fondo SUSY
~ ~
b  χ1 t
Produzione diretta di sleptoni

Coppia di leptoni SFOS acoplanari
~ ~ ~
Grande ETmiss
qq  γ * , Z *  L L , L  10 
rate del processo e distribuzione in pT dei dileptoni 
informazioni sulla massa dello sleptone
Alessia Tricomi
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Probability to find N b jets per mSUGRA event
N3
N1
ET50 GeV
|h|< 2.4
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Leptons in mSUGRA cascades
Alessia Tricomi
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Commenti finali…
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Sono solo alcune idee su possibili studi e ristrette
volutamente al solo mSUGRA
Ovviamente esistono mille altri canali/modelli su cui è
stato fatto davvero poco
L’idea è quella di considerare questa presentazione
come un punto di partenza per una discussione
Dai pochi esempi risulta chiaro l’impatto di molti di
questi canali su b-tau (btagging, tau tagging, jet
reconstruction, etc.)
Il mio messaggio: SUSY è un capitolo molto importante
della fisica di CMS, c’è molto da fare, ci sono molti
canali che possono essere di interesse per il b-tau ma
ci sono poche persone che ci lavorano…
Alessia Tricomi
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