Ricerca del Bosone di Higgs a LHC
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Transcript Ricerca del Bosone di Higgs a LHC
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
(sb)
(s b)
n
n!
Pj
n
P
j 1
s S (x j ) b B(x j )
Dove S(xj) e B(xj) sono la probab. che xj sia segnale o fondo.
sb
s S (x j )
Q (s)
Pj = probab. che il candidato j abbia il valore xj
j
e’ il numero di eventi di segnale con valore xj, etc…
L(s b)
e
L (b )
j 1
j 1
n
ln Q s
s
n
wj
s j S (x j )
1
b j B ( x j )
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