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Etude du canal qq WH l à haute luminosité Olivier Ravat, Morgan Lethuillier –

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1 Etude du canal qq WH l à haute luminosité Olivier Ravat, Morgan Lethuillier –

2 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai Le Higgs est-il lourd ? LEP recherche directe SM m H > GeV (95% CL) Fit électrofaible SM m H = GeV m H < 237 GeV (95% CL) LEP recherche directe MSSM m h > 91.0 GeV (95% CL) Limites théoriques ( m h ~5 GeV) cMSSM m h < 130 GeV cMSSM m h < 130 GeV mSUGRA m h < 124 GeV mSUGRA m h < 124 GeV GMSB m h < 119 GeV GMSB m h < 119 GeV AMSB m h < 122 GeV AMSB m h < 122 GeV ! Abracadabrantesque SSM: m h < 205 GeV m h < 205 GeV Dans le domaine de masse favorisée, H non négligeable (~0.1%) [Ambrosanio 01] [Quiros 98]

3 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai Quel mode de production ? WH non dominant, mais de précieux atouts lorsque W l - rejet du bruit grâce au lepton - reconstruction aisée du vertex - couverture MSSM

4 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai Le Higgs est-il large ? Largeur négligeable dans le domaine de masse etudié (m H < 160 GeV) Résolution sur m H dominée par la résolution du calorimètre et par la reconstruction du vertex MSSMSM Largeur ~ 1 GeV possible a grand tan

5 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai Une résolution en masse cruciale ? La majeure partie du spectre des photons se situent dans la partie où la résolution en énergie est dominée par le terme constant, dautant plus que les seuils triggers sont assez élevés (di-photon L3 Haute Luminosité: E T1 >35 GeV & E T2 >20 GeV) Importance de la calibration

6 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai Une résolution en masse cruciale ? gg H m H = 130 GeV L = 100 fb -1 qq WH e m H = 120 GeV L = 100 fb -1 CMSJET uniquemenent bdf irreductible WH est un canal moins exigeant quant aux performances du calorimètre. Son potentiel demeure intéressant dans lhypothèse dune dégradation des performances du calorimètre (calibration/vieillissement)

7 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai Reconstruction du vertex Si lon ne reconstruit pas efficacement le vertex primaire, létalement longitudinal des bunchs au LHC entraine une degradation de la résolution angulaire des photons et donc une résolution moindre sur m H z = 5.3 cm gg H m H = 115 GeV L = cm -2 s -1 [Daskalakis 03]

8 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai Reconstruction du vertex Reconstruction pixel = 11.4 RMS = 5.9 L = cm -2 s -1 qq WH e L = cm -2 s -1 qq WH e = 39 m RMS = 98 m Dans le cas du canal gg H, le bon vertex se trouve dans ~90% des cas dans la liste des vertex réconstruits, sa précision est bonne ( =93 m, RMS =154 m), mais il est tres délicat de lidentifier parmi les 10 autres vertex en moyenne Dans le cas du canal qq WH, aucune ambiguité, la position du vertex est directement mesurée par le paramètre dimpact du lepton issu de la désintegration du W

9 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai Le Higgs préfère la lumière à la couleur… The gluophobic Higgs scenario: un des scénarios benchmark proposé aux Houches01 M susy = 1 TeV, = 200 GeV, M 2 = 200 GeV X t OS = 2 M susy, A b =A t, m g = 0.8 M susy Rapport MSSM / SM (gg ) x BR(H ) gg H peut être supprimé lorsque la masse du stop est proche de celle du top (i.e. a fort melange) H, la contribution du top peut également être supprimée, mais la contribution dominante du W ne peut être réduite que de ~10% maxium par les boucles de charginos [Carena Houches01] [Djoiuadi98] WH essentiel à la couverture complète du MSSM

10 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai Les outils… Signal généré avec COMPHEP (cross-check avec PYTHIA 6.2) Bruit de fond irréductible: COMPHEP Bruit de fond instrumental: PYTHIA 6.2 Sections efficaces: V2HV (M. Spira, NLO) pour le signal, COMPHEP & PYTHIA pour le bdf Corrections NLO faibles (~ +30%) possible dutiliser un générateur LO, corrigé dun K-factor Pas de calcul NLO existant pour le bdf on applique le meme K-factor Hadronisation & Fragmentation: PYTHIA 6.2 Minimum bias et évènement sous jacent ajustés sur les données CDF (R. Field) Fonction de structure: CTEQ 5L Simulation détecteur: CMSIM 133 Digitization et reconstruction: ORCA 7_6_1 + Pile-up haute luminosité (17.3 evts)

11 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai COMPHEP Sous-process x-section error [%] poids [%] U,d A A e1 N E U,s A A e1 N E U,b A A e1 N E d,U A A e1 N E d,C A A e1 N E s,U A A e1 N E s,C A A e1 N E C,d A A e1 N E C,s A A e1 N E C,b A A e1 N E b,U A A e1 N E b,C A A e1 N E ud e ud e - Signal Tous les sous-processus sont générés. La contribution des saveurs lourdes est loin dêtre négligeable (~20%)

12 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai Section efficace signal / K-factor WH (pb) mH Br(H gg) NLO WH nb évt e [GeV] *10 3 [pb] pour 100 fb

13 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai Trigger Di-photon / Présélection Sélection au niveau générateur : 3 objets é-m, E T > 20 GeV, 0.3 mH bdf irréductible evts / 100 fb

14 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai Reconstruction de lénergie Identification des photons convertis par coupure sur 25 / E(supercluster) Estimateur de lénergie pour photons non-convertis: 25 Estimateur de lénergie pour photons convertis: E(supercluster)

15 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai Reconstruction de lénergie Avec coupure 25 / Esc > 0.95 Sans coupure sur 25 / Esc = 0.80 % eff = 1.25 % = 0.78 % eff = 1.15 %

16 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai Reconstruction de la masse Sans correction de vertex = 1.74 GeV eff = 2.99 GeV Avec correction de vertex = 1.00 GeV eff = 1.82 GeV

17 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai Optimisation des coupures Les coupures avaient été optimisées sur CMSJET La statistique des évts ORCA et la compréhension est encore insuffisante pour réoptimiser on conserve provisoirement les mêmes coupures

18 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai Anciens résultats… CMSJET L = 100 fb -1 CMSJET uniquemenent bdf irreductible Significance poissonienne après 1 an à haute luminosité Significance poissonienne après 1 an à haute luminosité WH e m H = 120 GeV CMSJET uniquemenent bdf irreductible

19 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai Nouveaux resultats bruts… ORCA 1 an à haute luminosité WH e m H = 120 GeV ORCA 7_6_1 uniquemenent bdf irréductible

20 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai La suite… Poursuite de la production… bdf instrumental Check des filtres générateurs Amélioration de la résolution Exploiter la totalite de linformation analyse moins rudimentaire ZH ttH (S. Gascon, D. Mercier) Interprétation (SUSY / extra dims)

21 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai Backup transparencies

22 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai PythiaCompHEP PythiaCompHEP PythiaCompHEP PythiaCompHEP

23 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai PythiaCompHEP PythiaCompHEP

24 M. LETHUILLIER, IPNL – CMS France – 12 mai ParameterMeaningDefaultTune MSTP(81) Multiple parton interaction : on 11 MSTP(82) Varying impact parameter; hadronic matter overlap consistent with a double gaussian distribution, with a smooth turn-off=PARP(82) 14 PARP(82) 1.9 GeV 2.0 GeV PARP(83) Double Gaussian : fraction of hadronic matter within PARP(84) PARP(84) Double Gaussian : fraction of the overall hadron radius containing the fraction PARP(83) of the total hadronic matter PARP(85) Probability that the MPI produces 2 gluons with color connections to the nearest neighbour PARP(86) Probability that the MPI produces 2 gluons either as in PARP(85) or as a closed gluon loop PARP(89) Reference energy E 0 1 TeV 1.8 TeV PARP(90) Determines the energy dependance of the cut-off P T0 as follows : P T0 (E CUT )=P T0 (E CM /E 0 )ε with E=PARP(90) PARP(67) Scale factor that determines the maximum parton virtuality for space-like showers. 14


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