VBF H->tautau->lhの最近の話題

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1 VBF H->tautau->lhの最近の話題
J.Tanaka, S.Asai, K.Oe (ICEPP) K.Nakamura, K.Inoue(Tsukuba-U) O.Jinnouchi (KEK) 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

2 Contents Introduction Study of Large QCD Backgrounds PS to ME: Z+njets
VBF H->tautau->lh Study of Large QCD Backgrounds W+3jets, bbjj, jjjj, Gamma+3jets まとめ PS to ME: Z+njets Motivation ALPGEN Samples Pt, eta and M(tautau) distributions 今後の課題 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

3 VBF H->tautau->lh
生成 崩壊 ゲージ粒子対からヒッグス粒子が生成される。 中央にカラーの流れがない。  詳細はZ+njetsの部分で。 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

4 イベントディスプレイ 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

5 発見能力 DYの横に信号のピークを観測できる。 質量が軽い場合、最も重要な発見チャンネル
WWはピークを作らない。Countingで発見を主張するのは大変。 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

6 QCD backgroundsに関する 最近の研究
1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

7 Introduction これまでQCD backgroundsはほとんど研究されていなかった。 流れ Backgrounds
Full SimulationでFate rateの見積もりを行うことが可能になった。 複数のジェットを生成できるME Generatorの利用が可能になった。  我々はQCD BGの寄与に関する最近研究を行った。 流れ Full Simulationされた2ジェットサンプルを用いて様々なFake rateを見積もる。 Fast Simulationの結果に反映させて、BGを評価する。 Backgrounds W+3jets : W j j j -> W tau j j bbjj : b b j j -> l tau j j jjjj : j j j j -> l tau j j gjjj : g j j j -> e tau j j 注意：j->tauは古いe-R関数を利用する。 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

8 W+3jets サンプル Alpgen ver1 (not ver2)
N= ~4.9M, corresponds to L ~ 3.48fb-1 When we apply all the cuts, 2 candidates remain in the signal mass windows, GeV. This corresponds to x-sec of 0.57fb, however it is apparently too low statistics. We make a rejection factor of tauID smaller in order to evaluate this BG contribution. M(tautau) GeV 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

9 W+3jets Rx0.5 Rx0.1 ? M(tautau) GeV M(tautau) GeV To estimate a BG in a signal region, we assume that this BG shape is flat in a region between 50 and 220GeV. Using the “Rx0.1” case, x-sec of W+3jets BG is estimated to 0.27fb ( GeV). This is the same order of Z+njets contribution. W+3jets becomes a serious BG of VBF H->tautau->lh. 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

10 Fake rates (Jet) Pt(GeV) Jet -> e Jet -> m BJet->e BJet->m
preliminary Pt(GeV) Jet -> e Jet -> m BJet->e BJet->m BJet->t 15-35 6.7 2.4 19 < 3.2 25 35-50 6.0 0.6 10 < 5.1 50-80 3.9 2.3 3.7 7.5 80-130 3.8 0.3 < 4.2 3.4 < 5.2 5.2 200- 1.4 0.2 < 2.4 in 10-4 Fake rates are obtained from J1-J8 QCD di-jet samples. Cone jets (dR=0.4) Jet -> m : ~10-4, others : ~10-3 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

11 bbjj サンプル Alpgen ver1 Mjj > 350GeV, Pt(j) > 35GeV, Pt(b) > 20GeV and so on. x-sec = 71.5nb Corresponds to L=1.4x105 fb-1 We use the following fate rates, b->e/m : 2 x 10-3 b->t : 10-3 x-sec of this BG is estimated to ~4x10-3 fb in the signal mass region, GeV. It is negligible! M(tautau) GeV 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

12 jjjj Corresponds to L ~ 8fb-1 30GeV M(tautau) GeV Missing Et GeV When a fake rate (Jet->e) is 10-3, this BG remains. x-sec of this BG is estimated to ~0.26fb ( GeV). This is the same order of Z+njets contribution. Still checking this result. (need more statistics) To decrease this BG, a cut on Missing Et is very important. If our Missing Et resolution is worse than atlfast, this BG becomes large. We need to use a tighter cut on Missing Et to decrease this BG. 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

13 gjjj fake rate of gamma->e Sample
~0.5% at 15<Pt(gamma)<130GeV (preliminary) Sample Alpgen ver1 N= ~0.9M, corresponds to L ~ 1.5fb-1 x-sec of this BG is estimated to ~3.4x10-4 fb in the signal mass region, GeV. It is negligible! To decrease this BG, a cut on Missing Et is very important. 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

14 QCD BGのまとめ W+3jetsと4jetsは新しいBGである。(preliminary)
x-sec=~0.2fb … Z+njetsと同じオーダー ともに、tauIDの性能の向上が必須。 x10なら、無視できるレベルになる。  track based tauIDの研究 (中村) 4jetsに関しては、Missing EtのResolutionも問題。 Signalの再構成にも非常に重要。 bbjjとgjjjは十分小さいBGである。(preliminary) 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

15 ME Generatorを利用する重要性について ～ PSからMEへ ～ Z+njetsの研究
Soft/CollinearはPSを使う。 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

16 Motivation Rapidity gap is a good evidence of VBF.
It helps to separate signal from BG. It also helps to separate “VBF process” from “gluon fusion process with high pt jets”. Property of 3rd jet is very important for this rapidity gap. However, the current studies are based on PS model for 3rd jet. We use ME to produce 3rd and 4th jets. 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

17 Samples : Z(->ll)+njets
We produced exclusive samples for Z+njets(n=2,3,4) with the modified ALPGEN ver.1 (small weight events can be produced). Conditions Qrem2 = Qfac2 = Mean Pt = [Sum of pt2 of njets] / n Loose conditions for ME-parton Both leptons Pt>10GeV and |eta|<2.5 50< M(ll) < 500GeV Jets : Pt>20GeV, |eta|<5.0, dR>0.7 Cross-section s(pp->Z+njets)*Br(Z->tautau) and Generated events Z2j : 122 pb, fb-1 Z3j : 53.1 pb, fb-1 Z4j : 20.6 pb, fb-1 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

18 ME ALPGEN + PS We use the following method (“our MLM method”) to avoid the double counting of events: (not CKKW method) 1. Veto : “Pt of ME-partons < Pt of PS-partons” 2. Veto (matching) : Jets (Pt>20GeV) at the outside of cone (dR=0.4), whose center is defined by the direction of a ME-parton. ME-parton Rec-jet Good Bad 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

19 Pt and eta distributions
Alpgen sample, before jet veto, normalized to 1. eta of 3rd jet Pt of 3rd jet Z2j w/o matching Z2j Z3j Z4j w/ matching Pt of 3rd jet is harder as n is larger. 3rd jet of Z3j and Z4j is central. By jet veto: 47% of events remains for n=2, 31% for n=3, 20% for n=4. Jet veto becomes more effective as n is larger. 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

20 M(tautau) distributions
L=30fb-1 M(tautau) distributions MH=120GeV ATHENA ATLFAST Z+njets (n=2,3,4) ALPGEN ATHENA ATLFAST Z+njets (n=2) ALPGEN Z2j Z3j Z4j From left and middle figs, K-factor (real part only) is obtained to ~1.1. Rejection by jet veto becomes effective, but x-sec increases since we produce additional jets by ME. 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

21 Z+njetsのまとめ Additional jetsの研究にはME Generatorでジェットを生成する必要がある。
3rd jetのPt及びeta分布がより正しくになった。 3rd jetのPt分布の改善により、jet vetoが効果的になった。 High Ptを持ったジェットをきちんと生成したため、x-secは最終的に増加した。 K-factor (real part only) is ~1.1. 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

22 今後の課題 （VBF H->tt->lh）
ME GeneratorによるBGの研究 (主にFast Simulation) Alpgen ver2の評価 … CKKW/MLM 特にZ/W+njets DC3 (実験開始前の最後の大規模MCデータ生成プロジェクト) ヒッグス粒子の再構成のための研究 (主にFull Simulation) tauRec/IDの開発 … 中村(筑波大) … track based Missing Etの研究 Energy Flowを使って、Resolutionをよくできないか？ Jet Vetoの研究 … 井上(筑波大) CellやClusterの情報を積極的に利用した研究。 (Forward) Jetの再構成 Full2Fastの開発：Fullで全データを生成することは不可能のため。 Fake rate等の研究と平行に。 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会

23 建設の状況 1st Oct, 2005 LHC物理解析研究会