LHC計画ATLAS実験における 超対称性の発見の研究

Presentation on theme: "LHC計画ATLAS実験における 超対称性の発見の研究"— Presentation transcript:

1 LHC計画ATLAS実験における 超対称性の発見の研究
東京大学素粒子物理国際研究センター 佐々木貴之、小林富雄、浅井祥仁、田中純一

2 Motivation 力の統一 ダークマター 階層問題 Fine tuning LHCがカバーする領域
GUT Scale（1016GeV）とEW　Scale(102GeV)　の２つのScaleがあるのは不自然 Fine tuning radiative　correctionでHiggsの質量が発散 力の統一 SUSYが数TeV付近にあれば、GUT Scaleで力が統一 ダークマター LSPはダークマターの候補 LHCがカバーする領域

3 SUSYとBackground LHCではSUSYの事象が大量に起こる
Process Event rate at 2×1033 cm-2sec-1 イベント数 L=10fb-1 QCD(multijets) HLT　Triggered 　40Hz 108 W+Jets(W→ｌν) 10Hz Z+Jets(Z→ｌｌ) 1Hz 107 tt 1.6 Hz bb: PT>10GeV 200 KHz (HLT 10Hz) 2×1012 (108 inc. di-m) SUSY（1TeV） 20/h 5×104 LHCではSUSYの事象が大量に起こる その反面、バックグランドも多く、バックグランドをいかに コントロールするかが大切

4 LHCでのSUSYの生成 LHCはハドロンコライダーなので、 が大量に生成される
バーテックスは強い相互作用なので、cross sectionは の質量で主に決まる（パラメータに強くよらない）

5 SUSY粒子の崩壊 軽い粒子へと多段崩壊し複数のジェットを出す LSP（ ）はmissing
SUSYのイベントトポロジーはmultijets+missing Et (+leptons) このトポロジでSUSYを探す 0 lepton mode Leptonが無いモード　　分岐比が多い 1 lepton mode High pt isolated e/μが１つあるモード

6 バックグランドの評価 multijet+missingEt(+leptons)を含むものが主なバックグランド
ｔｔ（wのleptonic decay mode） σ～1ｎb W+Njets (W→lν) σ ～10ｎb Z+Njets (Z→ττ/Z→ νν） σ ～1ｎｂ QCD(high Pt multijets) σ ～μb SUSY Min( )=1TeV σ ～1pb Min( )=1.5TeV σ ～100fb Min( )=2TeV σ ～10fb SUSYのクロスセクションはバックグランドよりも４～６桁小さい

7 バックグランドの生成 Top-pair Highest Pt of the additional jet
ｇ PythiaやHerwigでは PSで生成 Top-pair Highest Pt of the additional jet ｇ ｔ ｇ ｔ パートンシャワー(PS)は高いPtの領域で良い近似ではなく、under estimation マトリックスエレメント(ME)はCollinearやSoftな領域で発散する CollinearやSoftな領域ではPSが良い近似 ME PS Pt(GeV)

8 QCD Background QCDのバックグランドは２種類 Real missing Fake missing
b,cのsemileptonic decay から出るνがmissingをつくる Fake missing Energyのmiss-measurementがmissingを作る QCDはσが大きいので、miss-measurement のテールからの寄与がある D l ν Missing　Et B Real missing η φ Fake missing

9 QCD BG Missing Et resolution
Crack領域 Forward領域 Crack barrel Forward barrel missEx miss-measurement (GeV) missEx miss-measurement (GeV) Tile barrel Tile extended barrel LAr forward calorimeter (FCAL) LAr hadronic end-cap (HEC) LAr EM end-cap (EMEC) LAr EM barrel Full Simulationによる評価 Crack領域は、読み出し用のケーブルなど、物質量が多い Forward Caloはradiative hardにするため、resolutionが悪い CrackやForwardにJeｔが飛ぶとσが約2倍 テールが出る可能性がある crack forward

10 QCD BG Missing Et miss-measurement
MEを用いて4 jet sampleを生成 Full Simulationで測定したσを用いて、Fast Simulationで評価 Missing Etのresolution Crack,forward領域 resolutionが悪い Non Gaussian Tailがある可能性（調査中） Barrel領域の σ Crack領域の σ Count /400GeV/10fb-1 (GeV)

11 Matching AlpgenでMEを生成 PythiaでParton showerを追加してcollinearやsoft領域をカバー
Double　Countを除くようにVetoをかける必要がある MEで作ったpartonからR=0.7以上離れているJetがあればVeto Matchingをtt+Njets,W+Njets,Z+Njetsに適用

12 Matching ２ MEで4 jetsを作ったのに、parton showerにより5 jetsになっている
Z+4jetsの例 phi PS ME parton ○ jet Collinearに グルーオンを放出 ME Ptの大きい グルーオンを放出 η MEで4 jetsを作ったのに、parton showerにより5 jetsになっている MEの5jetsとdouble countなのでvetoする

13 0 lepton mode 積算ルミノシティーの10fb-1を仮定 QCDはreal missingのみ SUSYのカット
No lepton Missing　Et＞100GeV 4本以上のハードジェットPt>100GeV、Pt>50GeV×３本 Transverse Sphericity >0.2 バックグランドがパートンシャワーでの評価の数倍になる Count /400GeV/10fb-1 (GeV)

14 1 lepton mode SUSYのカット QCD,Z → ννのバックグランドをコントロール Lepton fakeのstudyが必要
Missing　Et＞100GeV 4本以上のハードジェットPt>100GeV、Pt>50GeV×３本 Transverse Sphericity >0.2 Transverse　mass >100GeV QCD,Z → ννのバックグランドをコントロール Lepton fakeのstudyが必要 Count /400GeV/10fb-1 (GeV)

15 まとめと課題 MEによるバックグランドの評価 課題 PSによるBG評価の数倍
0 lepton　modeよりも1 lepton modeのほうがdiscovery potentialが高い Lepton fakeのstudyが重要 課題 Missing Etのresolution、テールの調査 Crack,forward領域 カットパラメータの最適化

16