A LMA M ATER S TUDIORUM
∙
U NIVERSITÀ DI B OLOGNA
FACOLTÀ DI SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
Corso di Laurea Triennale in Fisica
Studio di fattibilità per la ricerca di eventi
H  bb accompagnati da un fotone
ad alto pT col rivelatore CMS a LHC
Relatore:
Chiar.mo Prof.
Francesco Luigi Navarria
Candidato:
Stefano Sinigardi
Correlatori:
Dott. Andrea Perrotta
Prof. Fabrizio Fabbri
II Sessione
Anno Accademico 2006-2007
Ricerca del bosone di Higgs SM
Ricerca
intensificata
al LEP e al
Tevatron
ZONA
ESCLUSA
DA LEP
ZONA
ESCLUSA
DA LEP
Non c’è
possibilità di
prevedere la
massa
Esistono
limiti teorici
e
sperimentali
114
140
La zona interessante per questo
canale è nell’intervallo di massa tra
114 GeV/c2 e ~140 GeV/c2
2
Un nuovo canale di studio
pp  Hγjj + X  bbγjj + X
PRODUZIONE DI HIGGS DA VBF
FONDO DI QCD IRRIDUCIBILE
E. Gabrielli, F. Maltoni, B. Mele, M. Moretti, F. Piccinini e R. Pittau.
Higgs Boson Production in Association with a Photon in Vector Boson Fusion at the LHC.
Nucl. Phys. B 781 (2007) 64
3
CMS
Sezione trasversa
di CMS con
rappresentazione
dei segnali
registrati al
passaggio delle
diverse particelle
Rappresentazione schematica del
rivelatore CMS
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Il campione di eventi oggetto d’analisi
p^T (GeV/c)
0-15
15-20
20-30
30-50
50-80
80-120
120-170
170-230
230-300
300-380
380-470
470-600
600-800
800-1000
1000-1400
1400-1800
1800-2200
2200-2600
2600-3000
3000-3500
3500-∞
Sezione d'urto Eventi analizzati
55.0mb
475338
1.46mb
0
630μb
0
163μb
0
21.6μb
900240
3.08μb
1206257
494nb
1260951
101nb
934870
24.5nb
509987
6.24nb
1193756
1.78nb
1040311
683pb
900613
204pb
523580
35.1pb
685958
10.9pb
617585
1.60pb
111788
145fb
170844
23.8fb
128500
4.29fb
343367
844ab
396275
108ab
359275
CAMPIONI QCD DI FONDO
UTILIZZATI PER L’ANALISI DI
FATTIBILITÀ
5
Gli oggetti usati nel programma di
analisi (C++ Analyzer)
Si richiede la presenza di:
2 jet originati dall’adronizzazione dei
quark dell’interazione iniziale
2 jet provenienti dall’adronizzazione
di una coppia di quark b
1 fotone ad alto pT
6
Fotoni in CMS
Ogni deposito nel calorimetro elettromagnetico è un
candidato fotone (reco::Photon)
Jet in CMS
A partire dai depositi calorimetrici nell’ECAL e nell’HCAL
vengono creati i reco::CaloJet
(ricostruiti con l’algoritmo IterativeCone)
7
Pre-selezione eventi
Fotone
• |ηb | ≤ 2.5
• pTγ ≥ 20 o 30 GeV/c
• Isolamento ΔR ≥ 1.2
pTj ≥ 30 GeV/c
mjj ≥ 400 GeV/c2
|ηj | ≤ 5
minimo 10% di energia in HCAL
Jet in avanti
•
•
•
•
Jet centrali
(candidati b)
• pTb ≥ 30 GeV/c
• |ηb | ≤ 2.5
• minimo 10% di energia in HCAL
8
Etichette fotoni
JET CARICO
JET NEUTRO
• Per i depositi nell’ECAL che contengono
particelle cariche nel cono circostante
• Include gli elettroni
• Per depositi ECAL prodotti da adroni neutri
non isolati
ADRONE
NEUTRO
• Per i depositi ECAL prodotti da adroni
neutri isolati (ad es. π  γγ)
FOTONE
• Per gli sciami isolati associati a fotoni
radiati dai partoni primari
9
Distribuzione etichette dopo la
preselezione
In verde è disegnata la
distribuzione per il campione
300 GeV/c < p^T < 380 GeV/c,
in rosso quella per
800 GeV/c < p^T < 1000 GeV/c
e in blu quella per
3000 GeV/c < p^T < 3500 GeV/c
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Selezione eventi
Selezione ottimizzata a livello partonico:
-pTj1 ≥ 60 GeV/c
-mjj ≥ 800 GeV/c2
-pTb1 ≥ 60 GeV/c
- mγbb > 140 GeV/c2
QUESTI NUOVI CRITERI DI
SELEZIONE SEMBRANO
PERMETTERE UN NETTO
MIGLIORAMENTO NELLA
DISTRIBUZIONE DEI FOTONI
Ulteriore selezione, preliminare, per la
rimozione degli sciami non originati da
fotoni isolati:
- Nessuna traccia ricostruita associabile al
deposito ECAL
- Massimo 8% di energia totale del fotone
depositata nell’HCAL
11
Riduzione campioni dopo le selezioni
p^T campione (GeV/c)
100.0000%
10.0000%
1.0000%
0.1000%
0.0100%
0.0010%
0.0001%
0.0000%
Pre-selezione articolo teorico
Selezione ottimizzata teorica
Selezione preliminare fotoni singoli
12
Conclusioni
È stato verificato che le stime di fondo fatte a
livello di eventi completamente ricostruiti nel
rivelatore non inficiano sensibilmente i risultati
ottenuti dai teorici a livello partonico.
In base ai risultati di questa tesi, il canale
pp  bbγjj + X
sembra pertanto essere un canale di interesse per
lo studio delle proprietà del bosone di Higgs
affrontabile con un’analisi vera e propria.
13
LHC
15
ΔΧ² Higgs Boson Mass
ZONA
ESCLUSA
DA LEP
16
Riduzione campioni dopo la pre-selezione
100.0000%
p^T (GeV/c)
10.0000%
1.0000%
0.1000%
0.0100%
0.0010%
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Riduzione dei campioni nelle fasi di
preselezione
1.0E+07
1.0E+06
1.0E+05
1.0E+04
n° totale eventi analizzati
1.0E+03
almeno 1 fotone
almeno 1 fotone e 4 jets
1.0E+02
1.0E+01
1.0E+00
pre-selezionati
MEDIAMENTE ESCONO
DALL’ANALYZER MENO DELL’1,5% DEI
DATI INIZIALI
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Criteri di ottimizzazione per la selezione
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