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“Ri-scoperta” dello SM a LHCe fisica con di-bosoni

- Breve rivista del ‘early SM physics program’ in CMS

- Motivazioni: - Comprensione apparato (calib./allineamenti/efficienze) “Luminometri”, candele standard , verifiche pdf… ; fisica ‘inclusiva’: pp-> W X, Z X…

- fondi ai canali di scoperta (Higgs, Susy, Z’, RS..)

- Studi via via piu’ esclusivi: pp-> W/Z+jets, Z pp-> WW, WZ,ZZ top (t-tbar & single top) DY ad alta massa….

- Focalizzazione su misure di di-bosoni

Padova, 11-2-2008U.Gasparini

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Premessa: attivita’ pre-LHC (Gen-Giu)Sul detector, cercheremo di imparare il massimo possibile dai cosmici:

2007

2008

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Global run di Nov.2007

~20 M triggers, very useful for - syncronization, calibration, alignment - reconstruction optimization: local/global - trigger` studies - correlation between different detectors

In generale, e’ stata una ottima “palestra”

per il Barrel Muon

Il Trackernon c’era..

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Fase A di LHC: 43->156 bunches

ParametersParameters Beam levelsBeam levels Rates in ATLAS and CMSRates in ATLAS and CMS Rates in Alice and LHCbRates in Alice and LHCb

kkbb NNββ* 1,5* 1,5

(m)(m)IIbeambeam

(p)(p)EEbeambeam

(MJ)(MJ)LuminosityLuminosity

(cm(cm-2-2ss-1-1))Events/Events/crossingcrossing

LuminosityLuminosity(cm(cm-2-2ss-1-1))

Events/Events/crossingcrossing

4343 4 104 101010 1111 1.7 101.7 101212 22 1.1 101.1 103030 << 1<< 1 1.2 101.2 103030 0.150.15

4343 4 104 101010 22 1.7 101.7 101212 22 6.1 106.1 103030 0.760.76 1.2 101.2 103030 0.150.15

156156 4 104 101010 22 6.2 106.2 101212 77 2.2 102.2 103131 0.760.76 4.4 104.4 103030 0.150.15

156156 9 109 101010 22 1.4 101.4 101313 1616 1.1 101.1 103232 3.93.9 2.2 102.2 103131 0.770.77

936936 4 104 101010 1111 3.7 103.7 101313 4242 2.4 102.4 103131 << 1<< 1 2.6 102.6 103131 0.150.15

936936 4 104 101010 22 3.7 103.7 101313 4242 1.3 101.3 103232 0.730.73 2.6 102.6 103131 0.150.15

936936 6 106 101010 22 5.6 105.6 101313 6363 2.9 102.9 103232 1.61.6 6.0 106.0 103131 0.340.34

936936 9 109 101010 11 8.4 108.4 101313 9494 1.2 101.2 103333 77 1.3 101.3 103232 0.760.76

28082808 4 104 101010 1111 1.1 101.1 101414 126126 7.2 107.2 103131 << 1<< 1 7.9 107.9 103131 0.150.15

28082808 4 104 101010 22 1.1 101.1 101414 126126 3.8 103.8 103232 0.720.72 7.9 107.9 103131 0.150.15

28082808 5 105 101010 11 1.4 101.4 101414 157157 1.1 101.1 103333 2.12.1 1.2 101.2 103232 0.240.24

28082808 5 105 101010 0.550.55 1.4 101.4 101414 157157 1.9 101.9 103333 3.63.6 1.2 101.2 103232 0.240.24

Physics pilot run luminosity: 10 pb-1/”day”

S.Redaelli,LHC workshop,Perugia 31/1/08

~2 mesi ?

[ cfr.: (pp W) ~ 30 nb (ppZ) ~ 3.5 nb ]

Malberti

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Primi studi di fisica: W inclusivi

Sensibilita’ a u(x)/d(x), Sea- quark pdf distributions…

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W/Z + jets…

Z+1 jet

Z+2 jet

Z+3 jetZ+4 jet W+4 jet

W+3 jetW+2 jet

W+1 jet

- QCD benchmark, grande sezione d’urto

- importante per calibrazione dei jets ( e quindi, MET….)

- fondo a segnature di fisica (e.g.:Zbb Higgs, Wjj top)

soglia pTjet soglia pT

jet

~300 Z 2 + 1 jet (ET>50) in 0.1 fb-1

Alpgen

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“Early” Top

CMS, 10/pb

No cuts on jetsPT(e) > 35 GeVPT(µ) > 40 GeV,

N(exp.) = 35 S/√(S+B) = 6

M(top) [GeV]

DILEPTONIC

Cross channel e+µ,cutting only on lepton PT

SEMI-LEPTONIC

No b-taggingNo M(Wjj) cut

CMS, 10/pb

PT(µ) after all other cuts [GeV]

PreliminaPreliminaryryPreliminaPreliminaryry

PreliminaPreliminaryryPreliminaPreliminaryry

Petrucciani,Perugia 2/2/08

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DY ad alta massa (& nuove risonanze…)

CMS PTDR

100 pb-1

Idealdetector

Misaligned detector(100 pb-1 scenario)

Z’ models

RS model,Graviton exclusion

Come le distribuzioni potrebbero apparirenella reale presa dati:

ZSSM Z

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Di-bosoni :Motivazioni:

- interesse intrinseco della misura (SM +pdf test, gauge couplings…)

- Ottima palestra per segnature ‘complesse’, “control regions” per searches

- Fondo ai canali di scoperta….

(ggWW)

H WW(mH=165)

10 fb-1+ee+e

only[ Zanetti, PHD thesis]

10 fb-1

e.g.:

s-channels

t-channels

10

WW

100 pb-1

- analisi ‘specifiche’ (non dedicate a H WW) non ancora sviluppate in CMS vanno “orientate” a ~ 100 pb-1 (“pre-Higgs” search…) Punti critici: - comprensione della (mis) identificazione dei leptoni (memo: (W+jet) ~7300 pb ) - jet veto (top background reduction: memo: (tt)*BR(2l) ~ 34 pb (WW)*BR(2l) ~ 8 pb

W+jet missing

Il canale WZ puo’ aiutare?

“”

Fondi principali:

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WZ

“Scoperta”:

1 fb-1

Punti critici: - controllo fondi Z+jets ((Z+j)= 660 pb, (Zbb)=48 pb) - identificazione leptoni

*BR(3l)~ 1.6 pb

[ cfr. e.g. CDF: Ldt= 1.1 fb-1:

]

Fondi principali:

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ZZ

Fondi principali:

[ cfr. Tevatron:

L=1.5 fb-1 ]

*BR(4l)~0.06 pb

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Padova, WZ analysis (prel.):Primi esercizi (ricostruzione leptoni (mu+e), isolamento, ricostruzione jets, missing pT…) su campioni di full simulation per W-Z(“CSA07 samples”, CMSSW_1_6_7; attualmente: segnale + fondo tt)

“inclusive” tt

“Inclusive” WZ

Z Z ee

loose isocuts

Normalizzazione: Ldt= 1 fb-1

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Padova: WZ (II)Richieste:- 80 GeV < M(Z candidate) < 100 GeV- 3rd lepton pT> 15 GeV- event pTmiss> 30 GeV

+ central Jet veto

[ nota: statistica attuale su fondo t-tbar ( 1.5 105 tt “inclusivi” analizzati sul Tier2 di LNL) inadeguata; fattore ~ 10 necesario… (disponibile via grid)

Ldt= 1 fb-1

“inclusive” tt“Inclusive” WZ

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Considerazioni conclusive…

- Intensa attivita’ sta partendo in CMS sulle prime “SM analysis”: assolutamente necessaria per capire il detector e calibrarsi/normalizzarsi su ‘candele’ note;

- la fisica dei di-bosoni fornisce bench-marks interessanti per mettere a punto e testare sui dati reali buona parte delle metodologie (leptoni, jets, missing ET) necessarie alle searches

- nel fare cio’ (topologie in multi-leptoni), si mantiene una ‘finestra aperta’ su possibili segnali di scoperta di nuova fisica (e.g. 3-leptoni + missing ET…)