Searches for SUSY with the ATLAS detector

Report
LHC実験の現状と展望
その2
陣内 修
(東工大理工学研究科)
北大ウィンタースクール@北海道大学
2011/02/07-09
PbPbの件
• 1.38TeV/核子
• √sNN=2.76TeV
• Pb energy ~ 1.38TeV*200~276TeV
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
2
今日と明日お話したいこと
• LHC実験(アトラスの話がメイン)の基礎
• LHC加速器の話
• アトラス検出器の話
• 測定したもの→物理事象再構成
昨日
をなるべく理論屋さん(とこれから理論屋
さんになる人)の心にも残るように
• 2010年に取得したデータから
• 現在、どこまで行っているのか
• 今年、近未来どんな物理を狙っているか
• run plan
2011/2/8
陣内 LHC/ATLAS
本日
3
ルミノシティについて
pp run に関して
•
•
•
•
各検出器における
Good quality dataの割合
主要なものはほぼ100%近い
(LarはHV tripとノイズburstによるもの、
部分的に回復中)
Nevents = luminosity [pb-1] x cross section [pb]
LHCが供給したのは48.1pb-1, ATLASは45.0pb-1記録(93.6%)!
解析チャンネルに依るが、quality cut後解析では実質35pb-1程度が使われる。
9月のフラットはbunchが増えたため、crossing angle(0.3mrad)の調整をしてい
た(368bunchまで)。
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
4
ハドロンコライダーの断面積について
fij: PDF
s = å ò dx1 dx2 fi (x1 ) f j (x2 )s ij (a s,Q2 )
i, j
sˆ = x1 × x2 × s
•
•
•
3.5TeV陽子中のパートンがどれだけ運動量を運ぶかは全て確率に支配される
小さなxが圧倒的に多いので、ケチな事象ばかりが出来る
重いものを作るのはより高いxが必要。→確率は低い
例:
Higgs 100GeV  x=100/3500=0.014
gluino 1000GeV  x=1000/3500 = 0.14
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
5
35pb-1@LHC
•
イベント数=ルミノシティ x 断面積
70mb
 2.5x1012 events
MB(ミニマムバイアス)
注:わずかな割合でしかデータを取ってません
17pb (MH=120GeV)
 600 events
40億回の衝突事象に一度の頻度でHiggs生成
が起こる可能性(更に崩壊率がかかる)
7
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
6
ソフトな物理
p
•
•
•
7
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
p
所謂Minimum Biasと
呼ばれる事象
初期の検出器調整、理解にとっ
てとても重要
後のハード事象に背景事象とし
てかぶって来る(pile-up事象)
7
Soft QCDのtuning
1012.5104v1
内部飛跡検出器で荷電
粒子のpTを測る
• 非摂動領域のQCD:多くの現象論
•
モデルがありデータ@LHCエネル
ギーが渇望されていた
Event generator MCの不定性が
大きい→データでtune必要
AMBT1: ATLAS 0.9, 7TeV dataを使ってtune
その他:Tevatron Run IIまでのdataでtune
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
8
Soft QCD プロットを幾つか
1012.5104v1
pTの平均値 vs. Nch
•
•
•
Nevent vs. Nch
Nevent vs eta
AMBT1: ATLAS 0.9, 7TeV dataを使ってtune
その他:Tevatron Run IIまでのdataでtune
様々な分布を一度にfitするので完全にfit出来るmodelはない
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
9
Soft QCD 現状
1012.5104v1
•
•
•
0.9TeV : 3x105 ev
2.36TeV : ~6000ev
7TeV : 107ev
pp inelastic散乱データ
低いpT領域(非摂動)でdata>MCの
傾向
√s依存性は制限を設けることが出
来ている
Nevents vs. √s 分布
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
10
共鳴粒子の再発見
スライド上半分はCMSのものを失敬してきました。。。
Ω
Ks
X
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
11
Jetの物理
p
p
など
•
•
•
•
7
2011/2/9
パートン同士のカラー交換(主にt
チャンネル)
所謂、di-jet事象
high-pT QCDの検証
新しい物理(新粒子、高いエネル
ギーでの構造)などが間接的に見
える可能性
陣内 LHC/ATLAS
12
2jet事象 生成断面積
•
•
•
•
黒丸:測定点(統計誤差+ルミノシティ)
紫バンド: Jet scaleなど(測定系統誤差)
赤バンド: (ren/fac) scale依存性
6桁もの広い範囲でデータvs.MCは非常に
よく合っている
arXiv:1009.5908
[accepted by EPJC]
leading jet に対する角度の分布
multi-partonの事象を理解・再現する上で
精密な検証が必要
ATLAS-CONF2010-083
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
13
2jet事象で新物理探索
新粒子 ex) exicted quark (qg->q’->qg)
2 high pT jets 不変質量分布にピークを作る
シンプルな故に“何か”を見つけ易い
ATLAS-CONF-2010-093
Highest mass event :
mjj = 3.7 TeV
まだ10倍の統計がある
今後は
Jet Energy scale
PDF (theory)
の不定性を抑えて行く
アトラスが出したexclusion region 0.3 < m < 1.53 TeV
Tevatron limit を0.7 TeV更新!
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
14
l±
W、Zの物理
l+
p
p
ν
p
p
l•
•
•
•
•
1983の歴史的発見(UA1,&UA2)を再発見!
断面積も高く、検出器の理解を深めるために
重要な究極のツール
レプトン系の検出効率、トリガー効率の測定
Zll (検出器較正)
W->ln(top物理の理解)
7
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
15
W、Z事象例
EM カロリメータ
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
16
W,Z 事象数
•
W/Z 断面積比
どうやってIDするか
• W:lepton + neutrino
• pT(lepton)>20GeV
• mET(neutrino)>25GeV
• Z : 2 leptons
• pT(lepton)>20GeV
• 不変質量 ~ 90GeV
2010のrunでは 2.5x105 W events, 2.3x104 Z events 観測済
arXiv:1010.2130
[accepted by JHEP]
NNLO計算とも
よく一致
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
17
W: 新物理探索のbackground理解に向けて
•
•
•
Wは本物のmETも持ち新物理のBGになる、こ
れをどう制御するか、どう役立てるか
Wからの崩壊はmT=80GeV付近にヤコビアン
ピークを作る
mT<100GeVを取ることでWを多く含んだコント
ロールサンプルを作ることが出来る
未知のゲージ粒子(レゾナンス)探索
主にはエネルギーの高い所で分解能
が良くなるelectron channelが有望
mW’>465 GeV (0.3pb-1)
(現リミットはD0,1.0TeV PRL100(2008),031804)
~10pb-1 (~1fb-1)でmW’>1(2)TeVまで迫れる
2010のデータで1.1TeV付近まで探索可
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
18
l
ν
topクォークの物理
B jet
top quark
p
p
top quark
jet
Wはlepton+neutrinoか
hadron jetsに崩壊
B jet
•
•
•
•
7
2011/2/9
•
jet
TOPはユーラシア大陸にも存在するのか?!
gluon生成が主(164.5pb(NLO,7TeV))で
Tevatronよりも1.5桁増える(14TeVでは2桁)
非常に重く、質量などの正確な測定は新しい物
理への感度がある
top-antitopの事象はSUSY/Exotic事象に酷似
「昨日の友は今日の最大の敵」に
top BGをうまく調教できるかがLHC物理の鍵
陣内 LHC/ATLAS
19
top生成+崩壊
•
•
2Wの崩壊によって3つに分類
• bbqqlv (一番有望、WからのBGが多い) semi-leptonic モード
• bblvlv (奇麗だが、2vのため質量較正出来ない、断面積小) leptonic モード
• bbqqqq(トリガー難しい、今はlow priority) hadronic モード
Event selection
semi-leptonic モード
•
•
•
•
leptonic モード
37.9%
1 lepton (e/mu) pT>20GeV
missET>20GeV (reject QCD)
missET+MT >60GeV (reject QCD further)
at least 1 jet (pT>25GeV) + one of them btagged
•
•
•
•
6.5%
2 lepton (e/mu) pT>20GeV(逆電荷)
2 jets pT>20GeV
ee(mm)の場合DYを落とすためにZ
質量付近5(10)GeV以内はcut
missET>40(30)GeV
em : HT(leptons+jets)>150GeV (suppress
Z+jets)
bjet
e/m
bjet
jet
e/m
jet
n
2011/2/9
n
e/m
bjet
n
陣内 LHC/ATLAS
bjet
20
top-antitop事象(di-lepton)の候補
muon
B jets
electron
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
21
b-taggingの威力
at least 1 b-tag
要請後
semi-leptonic モード
•
•
•
•
3,≧4jets事象はtop pairである割合が高い
b-tag後top pairがdominant
Topを含んだMCだとdataを非常に良く再現
3jetsの不変質量分布(top->bW->bqq)はtop
mass付近にもピーク
Top-pairが生成されたことは
ほぼ立証された
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
22
top-pair 断面積測定(@√s=7TeV)
s tt (exp) =145±31+42
-27 pb
s tt (NLO) =164.6+11.4
-15.7 pb (m t =172.5GeV)
理論値(NLO)と大きめの誤差(~35%)
では一致(CMS実験も)
生成自体はどうやら疑いようがない
2つのモードをcombineして(Brは仮定)評価
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
これからは誤差を減らし続ける
 検出器評価への強力な武器
 top-pairを良く知ることはBeyond
SM物理のバックグランドの
主要素を抑えることになる
23
SMを更にもう一歩(Di-Boson事象)
•
•
•
動機
•
•
•
SMのLHCでの更なる検証
Triple Gauge Couplingの測定
Higgs探索(特にZZ崩壊)の主なBG
ttbarよりも少し先
• WW=111.6pb
• WZ=47.8pb
そんな候補の一つ
• ZZ=14.8pb
ZZ以外は2010 dataで見える可能性
Mμμ = 96 GeV
7
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
24
2010の成果
•
精密検証はまだまだこれからだが、
2010のデータで既出のほぼ全ての
SMチャンネルを網羅した
これからはLHC物理の
coreに迫って行く
(HIGGS,SUSY,New
Resonance, ED, etc)
7
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
25
これから
to 2011年and beyond
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
26
Higgs hunting
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
27
Higgs探索
•
•
標準模型Higgs探索
•
•
•
質量だけが唯一の未知パラメータ
断面積、崩壊率全て計算出来る
モデル不定性が殆どない⇒精密測定の議論
超対称性Higgs探索
•
断面積、特性に違いは出るが基本探索手法は変わらない(例外:荷電Higgs)
MSSMで断面積上がるchannelには大きなmotivation
Tevatron最新LIMIT(2010July)
95%CLでexcludeした断面積を
SM Higgsの断面積で割った値
SLD,LEP測定の間接結果より200GeV以下が有力
TeVatronは検出器の理解、解析・統計手法は成熟期
加速器は更に絶好調
(弱点)IDの寿命、加速器は2011秋に停止
人々は次々にLHCヘ流失
果たしてどちらが先に発見するか
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
28
LHCでのHiggs生成・崩壊
⊗
 物理側のPropertyは全て計算済み
 各チャンネルで重箱の隅つつきも終了
 現時点での検出器の理解(SM BGの評価を
data
drivenで)も考慮されている
主な生成プロセス
崩壊
Vector Bosons
後は?? → データが貯まるのを待つのみ
(a) gg (b) ZZ (c) WW
断面積を取るか
特徴を取るか
⊗
低質量側
or
高質量側
Fermions
(d) tt (etc) bb, ttbar)
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
29
ATLASの感度(Simulation最新)
•
•
初期データなので:dataを用いたBG評価+カットベースの事象選別を用いた
conservative(robust)な解析手法を仮定
多彩なチャンネルを網羅
γγ、ττ, Z/W+Hbb, WWℓnℓn,ZZ4ℓ, ZZℓℓnn, ZZℓℓbb
95% C.L. (Z=1.64) sensitivity
3sigma sensitivity
1以下の領域が排除出来る
115-130GeVの領域(γγ、ττ)が残る。
2011/2/9
• luminosity増強(5fb-1まで)
• energy を78 or 9TeV
を期待
陣内 LHC/ATLAS
30
SUSY探索
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
31
SUSY in ハドロンコライダー
R-パリティ保存:
• 必ずペア生成
• 2つのLSP(一番軽いSUSY)が終状態
に残る→検出にかからずMissingEt
•
•
•
(MissingEtにより)質量ピークは作らず
生成は強い相互作用なので断面積高い、カスケード崩壊する
Multi-jets + leptons + Missing Et
特徴はLarge Missing Et, Large effective Mass, isolated leptons
( Meff = Σ4|pT(jet)| + EtMiss )
BGはttbar, W&Z+jets, QCDなど、MC評価での不確定性高い
→実験初期にはDataから直接評価することが必要
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
32
• これまでconferenceなどでは70-350nb-1の時
•
2011/2/9
点のデータが紹介されて来た
• mono-jet channel (split SUSY)
• Di-jet channel
• 3-jet channel
• 1-lepton (e,mu) + 2>=jets
• 2-leptons + 2>=jets
• + b-jets
12月にCMSが35pb-1の結果を出したことに対
抗して、ATLASもpreliminaryな結果を出した
(1/25のChamonix LHC workshopで絵だけ紹
介)
陣内 LHC/ATLAS
33
SUSY exclusion
https://twiki.cern.ch/twiki/bin/view/AtlasPubl
ic/SusyPublicResults
CMS > 0.6TeV
ATLAS > 0.7TeV
•
•
public noteはまだ出ていないので内容詳細はXXXX
N.B. CMSは2jets inclusive + MET, Nevents=13 (arXiv:1101.1628)
一方ATLASは1lepton+3jets inclusive+MET
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
34
余剰次元探索
2010/2/18
陣内 LHC/ATLAS
35
Exotic余剰次元探索 in ATLAS
• Yet another way to ... SUSY無しで階層問題を解決
従来の統一ポイント
(一例)
重力子のみ高い
次元に逃げ込める
力の強さ(log)
我々の三次元空間
4+2 余剰次元があると
1016
それ以外の粒子は
膜上に存在
Planckスケール
LHC
(電弱スケール)
•
•
•
•
2010/2/18
エネルギースケール
日常隠れている高次元が高いエネルギースケールで現れる可能性
ニュートン則から外れ、短距離で重力が急激に強まる
1-10TeVで量子重力の効果が見える可能性がある(真のPlanck scale
MD~TeV)
ATLASでは
(a) KK粒子が絡む物理チャンネル
(b) TeV scale gravity (ミニBH生成)
などが熱心にstudy中
陣内 LHC/ATLAS
36
(a) KK(Kaluza-Klein)粒子が絡む物理事象
•
•
Universal Extra Dimensions (UED)
• 全てのSM粒子が余剰次元バルクに広がる
• SM粒子と質量以外同じ量子数を持つ粒子群(KK粒子)が存在
• ~TeVの励起状態(1/R)だとKK粒子は縮退→量子補正(ΛR)で広がる
• SUSY likeな信号になる(jets+leptons+MissingET)
Large Extra Dimension (LED or ADD)
• 歪曲した余剰次元(RS)
• 重力子以外は(3+1)次元Braneに束縛 重力子とSM粒子との同等の結合
ex) 重力子共鳴ピーク in DY
• 実重力子生成→モノ・ジェット
• 仮想重力子交換→MJJ分布にbump
UED
Mee
RS
2010/2/18
陣内 LHC/ATLAS
37
UED 2photons + MET
•
•
•
•
•
•
arXiv:1012.4272 (PRL accepted)
2 isolated photons (loose ID) pT>25GeV
|eta|<1.81 (exclude crack region)
QCD BG (data driven estimate Zee+Di-jets)
• control region (MET<20GeV)
Wenu BG (data driven) “W+γ” x (e fake γ)
signal region (MET>75GeV)
0ev observed, 0.32ev expected
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
1/R < 728GeV (95%CL)
(so far : D0 477GeV)
38
(b) TeVスケール重力
•
余剰次元 effectiveにプランクスケールが下がる (MD: TeV付近)
• ブラックホール生成(E>~5MD)
• 一般相対論的生成
• parton間のimpact parameter < 2xシュワルツシルド半径の時
• 断面積 O(10pb) with MD=5TeV
• ホーキング放射により一瞬で崩壊(10-27 sec)
high pT, high multiplicity
• string ball生成(E<~5MD)
• BH生成エネルギーに達しなくても励起紐状態(?)が出来る
• BH同様蒸発、同様の解析手法を使える
n=2, MBH>5TeV
Simulation
2010/2/18
陣内 LHC/ATLAS
39
長期プラン(Upgrade)
&
近未来プラン(2011-2012)
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
40
LHC長期計画
ここのshutdownで
検出器Upgrade
今日本グループはここに
焦点をあてています
(Silicon, Muon)
ここのshutdownが
1年ずれた
2020年
LHC高輝度化改
造
High-luminosity LHC
(HL-LHC)
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
2030年
LHC高エネルギー化改
造??
High-energy LHC
(HE-LHC)
41
2011 - 2012 runs and beyond
•
•
2012 runはChamonix LHC WSで決定したofficial statement
• 2011は7TeV collisionを続ける
• 計画では2.7-3.7fb-1まで行く(当初1fb-1)
• 2012のエネルギーはまだ未定
Motivationは
• もちろんSM Higgs!
• ATLAS+CMS combinedで 3σ full coverageを ~4.5fb-1で、5σ
discoveryが12fb-1で出来る。
• Beyond SM 発見/exclusion領域をm>>1TeVに一気に押し上げ
[email protected] lab. はFY2011で終了するのでHiggs/SUSYは
LHC実験の独壇場になる
•
•
代償は >2yearsのLHC shutdown (2013-2014)
2014年以降はno idea、しかし当初の予定(2016 shutdown)はなくなった
模様。
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
42
まとめ
• 2010のデータを通して
• 標準模型プロセスをほぼ網羅した
• 検出器運転、較正への足場は築いた
• 実験グループ全体での結果公表までの道筋も出来た
• 2011-2012のデータ
• Higgs, SUSY, Exotics全てに渡り大きな可能性
• この2年を過ぎて何も見えてこないと「いや、まだ、も
•
う少し」の逃げ口上が使えなくなる
これは理論屋さんも同じ立場。御覚悟を。。。
ということで理論・実験合同で背水の陣で臨みましょう
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
43
BACKUP SLIDES
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
44
Hypothesis testing
• 高エネルギー実験では「真実の物理モデル」を実験データを
•
元に推定する上でHypothesis testingを行う
p-valueを計算しあるしきい値よりも小さい時にはhypothesis
をrejectする
• 95% C.L. はp-value=0.05⇒Z=Φ-1(1-0.05)=1.96
(cf. 90% 1.645, 99% 2.54)
• 5σ(Z=5)発見はp=2.87x10-7に対応
• significance (Z)があるhypothesiにおける実験の感度
を表す
2011/2/9
陣内 LHC/ATLAS
45
Exclusion and Discovery
EXCLUSION
• H0: null hypothesis
• Signal + Background
• 検定をすることによって
Signal強度に制限をかける
• 例)測定された事象数を
もとに、signalの断面積が
95%CLでどこまで許され
るかlimitをつける。
2011/2/9
DISCOVERY
• H0: null hypothesis
• Background Only
• もしH0のp-valueがあるし
きい値よりも下回ったら
、H1を考える必要が出て
来る
• 通常HEPではZ=5が発見の
指標
• H1:alterhantive hypothesis
• Signal + Background
• 実験データを再現する(fit)
するはず
陣内 LHC/ATLAS
46
(a) Higgs→γγ
•
•
•
•
•
•
low mass で重要
EMカロリメータのエネルギー&位置
分解能→ 質量分解能が最細
解析はシンプル:trigger→ID→
fiducial&Isolation&pT cuts
eff=36.0%
BG はQCD(g-g, g-jet,jet-jet) 現在
NLOで評価している
実データからはサイドバンド利用
g/jetの選別重要
•
困難さ
• primary vertex reconstruction
• photon conversions
• ~50% イベントは少なくとも
片方のgammaが
conversion起こしている
no jet requirement
1 jet requirement
2010/2/18
陣内 LHC/ATLAS
47
(b) H→ZZ→4ℓ
•
•
•
•
“golden”チャンネル
smoothなBGの上に質量ピークを作る
サイドバンドをBG評価に使える
→系統誤差も少ない
reducible BGは主に
• Zbb
• ttbar
b起源leptonを落とす(isolation, impact
parameter (d0) cut)
カロリメタisolation
2010/2/18
陣内 LHC/ATLAS
48
(c) H→WW→ℓν ℓν
•
•
2MW<MH<2MZで特に重要(このモードが
占有する)
主2モード
• H+0jet em+MissingET
• H+2jet em+MissingET+VBF 2-jets
(何故emか?ATLASはまだee,mm仕上げてませ
ん)
質量ピークなし、代わりに横方向質量を使う
•
BGの多いチャンネル(WW, Wt, ttbar)
•
2010/2/18
陣内 LHC/ATLAS
leptonが同方向に出やすい
49
(d) Vector Boson fusion ppqqH H->ttℓℓ4n / ℓq3n
• 前方後方にジェット、大きな
rapidityギャップ
• 重いhiggsからの崩壊物は
検出器の中央へ
ttll (l=e ,m): 40fb
ttl had: 140 fb
サバイバル率:pile-upの効果
Jet, UEの効果MCによる違い<40%
2010/2/18
•
irreducible BG: Zttの肩に信号が乗っている、BGの評価
非常に重要→データーから求める手法が必要
陣内 LHC/ATLAS
50
ATLASの発見ポテンシャル
5s discovery mH>125GeV with 10fb-1
95% C.L. mH>115GeV with 2fb-1
N.B. @14TeV
•
•
•
2010/2/18
143 < mH(GeV) < 179 に於いて L=2fb-1で >5s 発見
300GeV 付近迄は更に数年のランで到達出来る
CSC BOOKで何が変わったか:pileup, NLO断面積、検出器シミュレ
ーションの詳細化→ex) HγγはCMSと張り合うレベルになった、ttH
生成は諦め
陣内 LHC/ATLAS
51
SUSY(超対称性)
• フェルミ粒子とボーズ粒子の交換対称性 (spinを1/2変える操作)
• Q |Fermion> = |Boson>
• Q |Boson> = |Fermion>
• この対称性はSU(n)などの同種粒子間の内部対称性とは異なり、
•
‘粒子の統計’を変えてしまう、時空に関する対称性
{Q,Q}=P ⇒大雑把な議論では超対称性操作は√P
•
超空間という新たな概念に繋がる可能性
今迄の所発見されていない
のは対称性の破れによる
破れが起きるスケール
(1010-1011)からすると~102GeV
は微々たるもの
2010/2/18
陣内 LHC/ATLAS
52
SUSY探索一般的な方策
SUSYモデルを事象トポロジーで見ると
(2番目に軽いSUSY粒子)
NLSPの種類
短寿命
missing ET
中、長寿命
color セクター
~g and/or q~ Njet≥3
only
~q
exotic particles
direct
Njet∼2
~χ
Njet=0
EW セクター
no lepton
one lepton
di-lepton (OS,SS), 3L
di-tau
photons
neutral, charged, with color, etc
•
特定のモデルに依らないアプローチが望ましい, しかし全ての組み合わせを
網羅するのは現実的でない
•
•
データからBGをしっかり評価出来るモードを軸に探索の戦略を立てる
レプトン数を元にカテゴリー分けするのが主流
• BGの種類、性質が変わってくるので個別に対処する
2009/06/05
Jinnouchi for ATLAS
53
0-レプトンモードによるSUSY探索とBG
SU3 bench mark point: m0=100GeV, m1/2=300GeV,
tanb=6, A=-300GeV, m>0
ATLASに於ける標準SUSYカット
• 4-ジェット (pT>(100,50,50,50) GeV)
• EtMiss>100GeV, EtMiss>0.2Meff
• ΔΦ(jet,EtMiss)>0.2
• Transverse sphericity >0.2
•Meff = Σ4|pT(jet)| + EtMiss
•
•
•
2010/2/18
tt+jets, W+jets, Z+jetsが主なBGで同じくらいの寄与
QCD(multi-jets) カット後抑えられる(<5%) が評価の不定生が大きい
MCによる現実的な評価は難しい、なぜなら
• MissingETはdetector responseのテイルから来る
• 検出器シミュレーションの詳細なStudyが必要
• フル・シミュレーション(20-30分/event)が大量に必要
陣内 LHC/ATLAS
54
“偽”missing ETをクリーニング
•
検出器or加速器の問題から容易にtailやbumpがmissing ETの分布に現れる
•
•
•
•
検出器のローカルな問題:
(例. noisy cells, dead cells or HV)
イベント毎でモニターしてrejectする
Badランや一時的なnoiseの発生など
はランDBで対処する
高エネルギー宇宙線イベントの影響
• EM/HAD比 やカロリメータクラスタ
数、タイミングなどで落とせる
• MCによる評価も上々
2009/06/05
Jinnouchi for ATLAS
MC
Data
55
検出器の効果
QCD
•
•
•
2009/06/05
SUSY
検出器の不完全な部分が起源で偽missing ETが出来る
QCDだとleading pT jet(s)の方向にmissing ETが向く
0-レプトンモードの基本カット
Jinnouchi for ATLAS
56
1-レプトンモードによるSUSY探索とBG
•
Missing ET + jets + lepton
• 断面積は0-leptonに比べて小さく
なるが、BGの不定生はずっと小
さい
• 0-レプトンモードのカット
+- 1 レプトン + MTカット
• tt+jets優勢, W+jets がhigh METで
重要, QCD は殆ど無視出来る
• コントロール領域 (low MT region)
を使ってシグナル領域に於ける
形とnormalizationを決める
(MT method)
2010/2/18
陣内 LHC/ATLAS
57
実データを使ったBG評価の基本思想
•
変数Y
•
まずはコントロール領域を定める
• BG分布の一般性を保ち
• シグナルを全く(殆ど)含まない
相関のない2変数を見つける(ここが難しい)
B
A
D
シグナルが
多い領域
C
シグナルが
少ない領域
変数X
•
•
•
D=CX(B/A) : D領域のX分布(pure BG)をCから評価(B/Aを使って規格化)
SUSY探索の場合だとX: MissingET Y: MT
応用
• シグナルがコントロール領域にしみ込み⇒評価の反復
• 相関を取り入れる⇒タイルを増やす
2010/2/18
陣内 LHC/ATLAS
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発見ポテンシャル(mSUGRAパラメータ領域)
1-lepton channel
4ジェット+nレプトン解析
@14TeV 1fb-1
~q, ~
g (14TeV)
D0 (Tevatron)
0.1 fb-1 750GeV
1.0 fb-1 1350GeV
10. fb-1 1800GeV
•
•
ATLAS 発見ポテンシャル14TeV, 1fb-1
1fb-1 時点での標準模型BGの系統誤差
• 50% on QCD multi-jets
• 20% on tt, W, Z+jets
phys.lett.B660,449 (2008)
2010/2/18
陣内 LHC/ATLAS
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