1 / 22

ПОИСК ТЯЖЕЛЫХ НЕЙТРАЛЬНЫХ РЕЗОНАНСОВ В ПРОЦЕССЕ В ATLAS (LHC)

ПОИСК ТЯЖЕЛЫХ НЕЙТРАЛЬНЫХ РЕЗОНАНСОВ В ПРОЦЕССЕ В ATLAS (LHC). З.М. Карпова , В.А. Бедняков, Е.В. Храмов и др. Physics & Computing in ATLAS , 3 February 2010. Выбор сигнатуры событий для поиска Z’ -резонанса. ЗАДАЧА Поиск резонансного состояния в системе

blaise
Download Presentation

ПОИСК ТЯЖЕЛЫХ НЕЙТРАЛЬНЫХ РЕЗОНАНСОВ В ПРОЦЕССЕ В ATLAS (LHC)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ПОИСК ТЯЖЕЛЫХ НЕЙТРАЛЬНЫХ РЕЗОНАНСОВ В ПРОЦЕССЕ В ATLAS(LHC) З.М. Карпова, В.А. Бедняков, Е.В. Храмов и др. Physics & Computing in ATLAS, 3 February 2010

  2. Выбор сигнатуры событий для поиска Z’-резонанса ЗАДАЧА Поиск резонансного состояния в системе топ-антитоп: ppZ’ t tbar ОСНОВНЫЕ МОДЫ РАСПАДА ТОП-КВАРКОВ.В зависимости от моды распада W-бозонов события с рождением ttbar могут быть классифицированы по трем каналам: 1) Лептон-струйный канал (≈43.5%): ttbar  b bbar W+W− b bbar (l±) (jj); 2) Мульти-струйный канал (≈46%): t tbar  b bbar W+W− b bbar (jj) (jj); 3) Дилептонный канал (≈10.5%): t tbar  b bbar W+W− b bbar (l+) (l−) Эти же три процесса будутосновным фоном для рождения Z’-резонанса. Дополнительный фон (<1%). 1) b bbar l + jets 2) W + jets l + jets 3)Z + jets l+l− + jets 4) WW l + jets 5) WZ l + jets 6) ZZ l+l− + jets Методика-1

  3. НАЧАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ: • “Сигнальный сэмпл”разыгран для резонансного состоянияпри Z’-mass=1 ТэВ,Nevents = 200000, (nFiles= 40)с распадами:Z’→ t tbar → to all, • mc08.105592.Pythia_Zprime_tt1000.evgen.EVNT.e435_tid073078, (valid). • 2)Генератор событий:PYTHIA 6.4 • 3)События генерировались при s= 10 ТэВ в с.ц.м. • 4) Исследовалсялептон-струйный канал распада пары топ-кварков (~43.5% от всех распадов пары). • 5) Основным фоном является «прямое» рождение топ-антитоп- кварков в рамках Стандартной Модели. • mc08.105205.AcerMCttbar.evgen.EVNT.e429, (valid) • mc08.105204.Ttbar_FullHad_McAtNlo_Jimmy.evgen.EVNT.e363, (valid) • 6) Анализ проводилсяс использованием быстрой симуляции детектора (пакетAtlFast-1). Методика-2

  4. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ОТБОРА СОБЫТИЙ 1) В событии должен быть 1 изолированный электрон или мюон с pT> 20 ГэВ/с в интервале псевдобыстроты || < 2.5,(Cut 1). 2) Недостающая поперечная энергия в событии должна удовлетворять условию ETmiss > 20 ГэВ,(Cut 2). 3) Присутствие в событии 4-х или болееадронных струй с pT 30 ГэВ в интервале псевдобыстроты ||<2.5, две из которых должны быть b-струями,(Cut 3). 4) Выбираются события, в которых инвариантная масса удовлетворяет условию: |Mj j – 80.4 | < 20 GeV/c2,(Cut 4) 5) Отбираются события, в которых инвариантная масса удовлетворяет условию: | MtopHad – 175 | < 40 GeV/c2, (Cut 5) 6) Отбираются события, в которых инвариантная масса удовлетворяет условию: | MtopLep – 175 | <40 GeV/c2, (Cut 6) Дополнительный критерий (Cut 7): 7) Для топ-кварков в адронном и лептонном каналах PT  250 ГэВ/с. [1] Е.В. Храмов, А.Н. Тоноян, В.А. Бедняков, Н.А. Русакович, О возможности поиска топ-антитоп-резонансов на LHC. Письма в ЭЧАЯ. 2008. Т.5, №6(148). С.865-873. Методика-3

  5. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИНВАРИАНТНОЙ МАССЫ W-БОЗОНА В “АДРОННОМ” КАНАЛЕ • Предполагается адронный распад W  j + j • Для каждой комбинации пар легких джетоввычисляется инвариантная масса. Выбирается пара джетов, имеющая массу наиболее близкую к реальной массе W-бозона: mW= 80.4 GeV/c2. • Выбираются события, в которых инвариантная масса удовлетворяет условию (cut 4): • |Mj j – 80.4 | < 20 GeV/c2, • Старый cut 4, • использовавшийся в работе [1]: • |Mj j – 80.4 | < 30 GeV/c2 [1] Е.В. Храмов, А.Н. Тоноян, В.А. Бедняков, Н.А. Русакович, О возможности поиска топ-антитоп-резонансов на LHC. Письма в ЭЧАЯ. 2008. Т.5, №6(148). С.865-873. Методика-4

  6. Инвариантная масса W-бозона в “адронном канале” |Mj j – 80.4 | < 20 GeV/c2 ATLAS Preliminary Sample Z’  t tbar  to all with Z’-mass = 1 TeV/c2

  7. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИНВАРИАНТНОЙ МАССЫ t-КВАРКА В “АДРОННОМ” КАНАЛЕ • Предполагается распад t  W + b-jet • Для каждой комбинации W + b-jetвычисляется инвариантная масса. Выбирается комбинация, имеющая массу наиболее близкую к разыгранной массе топ-кварка mtop= 175 GeV/c2. • Отбираются события, в которых инвариантная масса удовлетворяет условию (cut 5): • | MtopHad – 175 | < 40 GeV/c2 • Старый cut 5, использовавшийся в работе [1]: • | MtopHad – 175 |< 60 GeV/c2 [1] Е.В. Храмов, А.Н. Тоноян, В.А. Бедняков, Н.А. Русакович, О возможности поиска топ-антитоп-резонансов на LHC. Письма в ЭЧАЯ. 2008. Т.5, №6(148). С.865-873. Методика-5

  8. Инвариантная масса топ-кварка в “адронном” канале | MtopHad – 175 | < 40 GeV/c2 ATLAS Preliminary Sample Z’  t tbar  to all withZ’-mass = 1 TeV/c2

  9. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИНВАРИАНТНОЙ МАССЫ t-КВАРКА В “ЛЕПТОННОМ” КАНАЛЕ • “Лептонный” распад: t  W + b-jet  ℓ +  + b-jet • Предполагается, что вся недостающая энергия в событии уносится нерегистрируемым нейтрино от распада W-бозона, то есть ETmiss = PT. • Тогда недостающую компоненту Pz можно найти из уравнения: • Если решение отсутствует (Det < 0), то событие отбрасывается. • При наличии 2-х решений выбирается то, в котором комбинация W-бозона и оставшейся b-струи (W+bjet) дает массу топ-кварка ближайшую к генерированному значению mtop = 175 ГэВ/с2. • Отбираются события, в которых инвариантная масса удовлетворяет условию (cut 6): • | MtopLep – 175 | <40 GeV/c2 Методика-6

  10. Инвариантная масса топ-кварка в “лептонном” канале | MtopLep – 175 | <40 GeV/c2 ATLAS Preliminary Sample Z’  t tbar  to all with Z’-mass = 1 TeV/c2

  11. Инвариантная масса Z’-резонанса ATLAS Preliminary ATLAS Preliminary • Вычисляется инвариантная масса для системы топ-антитоп кварков: (tHad + tLep). • Отбираются события, в которых поперечный импульс обоих топ-кварков (tHad и tLep)удовлетворяет условию(Сut 7):PT > 250 GeV/c

  12. ФОН ОТ СТАНДАРТНОЙ МОДЕЛИ для Zprime(прямое рождение пар ttbar) ХАРАКТЕРИСТИКИ “СЭМПЛА” (ttbar): mc08.105205.AcerMCttbar.evgen.EVNT.e429, (valid) • Генераторы событий: AcerMC,Pythia; • Процесс: pp ttbar  to all; (ttbar) = 107 pb; •  s = 10 TeV в с.ц.м.; • Проанализировано число событий: Nevents= 200000; • Кроме лептон-струйной моды присутствуют также и другие моды распада топ-кварков (мульти-струйный канал, дилептонный и т.д., включая -джеты);

  13. Z’-resonance Signal + Background of SM ttbar pairs NS=40, NB=24, Signal > 5 st. dev. Z’> 4.8 pb,L = 1fb-1 ATLAS Preliminary

  14. Сечение, необходимое для обнаружения Z’-резонанса на уровне 5 при заданной интегральной светимости

  15. Выводы • На валидированных сэмплах, приближенных к реальным данным, проверены и оптимизированы критерии отбора событий для поиска тяжелого нейтрального Z’-резонанса с инвариантной массой 1 ТэВ/с2 в процессе: Z’ttbar. 2. Предложен дополнительный критерий отбора (Cut 7), позволяющий получить более чистый сигнал и эффективно подавляющий фон. 3. Использованная методика и критерии отбора позволяют уверенно реконструировать инвариантную массу Z’-резонанса (1 ТэВ/с2) при энергии столкновений 10 ТэВ. 4. Проанализирован вклад от основного фонового процесса: ppttbar(рождение пары топ-антитоп кварков в Стандартной Модели). 5. Чтобы обнаружить сигнал на уровне 5 сигма при интегральной светимости 1 fb-1 сечение рождения Z’-резонанса должно быть не менее 4.8 pb. • Выполнить анализ с использованием полной симуляции детектора ATLAS (Full Chain вместо Atlfast-1). • Проанализировать другие типы фоновых процессов и оценить их возможный вклад. • Провести анализ при других массах Z’-резонанса: 750 ГэВ/с2 и 2000 ГэВ/с2. • Выполнить анализ при энергии столкновений  s = 14 ТэВв с.ц.м. и планы

  16. Thank You Back up

  17. План доклада • Методика поиска Z’-резонанса.  Выбор оптимальной моды распада для канала t W+b.  Начальные условия.  Кинематические критерии отбора событий.  Восстановление инвариантной массы топ-кварка в “адронном” канале.  Восстановление инвариантной массы топ-кварка в “лептонном” канале. • Ожидаемый сигнал от Z’-резонансав ATLAS(LHC). • Фон от стандартной модели (прямое рождение пар топ-антитоп кварков). • Выводы и планы.

  18. Таблица 1.(Сигнал). Изменение статистики в процессе отбора событий при выделении сигнала от Z’-резонанса с массой 1 ТэВ/с2 в лептон-струйном канале. mc08.105592.Pythia_Zprime_tt1000.evgen.EVNT.e435_tid073078, (valid)

  19. Таблица 2.(Фон). Изменение статистики в результате применения критериев отбора сигнала к фоновым сэмплам. (Not_Full_Had + Full_Had):mc08.105205.AcerMCttbar.evgen.EVNT.e429, (valid)mc08.105204.Ttbar_FullHad_McAtNlo_Jimmy.evgen.EVNT.e363, (valid)

  20. Таблица 3. Восстановленные значения инвариантной массы различных частиц в лептон-струйном канале для “смешанного сэмпла” (содержащего моды распада Z’  ttbar  to all) с числом событий Nevents = 200000, s=10 ТэВ в с.ц.м.

  21. Search for Z’ → t tbar at CDFcollaboration Limit on MZ’ ~ 750 GeV/c2 T. Aaltonen et al. with P. Mehtala, R. Orava, H. Saarikko, N. van Remortel, K. Osterberg and T. Maki (CDF Collaboration), Limits on the production of narrow t anti t resonances in p anti p collisions at s =1.96 TeV, Phys. Rev. D 77 (2008) 051102(R).

  22. Минимальное сечение, необходимое для обнаружения Z’-резонанса в лептон-струйном канале распада Z’  ttbar  ℓ +  + 2bjet + 2jet + X

More Related