U. Bassler, LPNHE-Paris L’expérience DØ au Tevatron Le Tevatron Le détecteur DØ Physique du Top Recherche du Higgs Susy.

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1 U. Bassler, LPNHE-Paris L’expérience DØ au Tevatron Le Tevatron Le détecteur DØ Physique du Top Recherche du Higgs Susy

2 U. Bassler, LPNHE-Paris Le Tevatron CDF DØ MI Run1 Run2 s TeV 8.1 0.2 L 12 - cm 31 10.2  s 12 - cm 32 10.2  s Tévatron : accélérateur proton-antiproton Amélioration de l ’accélérateur 1996-1999: Main Injecteur: 1/06/99: 120 GeV 3x10**13 p Recycler: 8 GeV aimants permanent => Luminosité x 2  démarrage mars 2001 Tevatron

3 U. Bassler, LPNHE-Paris Luminosité attendue au Run II 2001Main Injector et Recycler0.6fb -1 2002Recyclage des antiprotons1.2fb -1 20030.8fb -1 Total Run II a 2.6fb -1 2003Arrêt 6 mois pour installer: e-cool, 132 nsec, 104 bunches et pour remplacer les détecteurs de micro-vertex 2004 2x10 32 cm -2 sec -1 2.0fb -1 2005 4x10 32 cm -2 sec -1 3.5fb -1 2006 5x10 32 cm -2 sec -1 4.0fb -1 2007 5x10 32 cm -2 sec -1 4.0fb -1 Total Run II~15fb -1 par expérience Luminosité max x 10 32 Run II a II b

4 U. Bassler, LPNHE-Paris L’amélioration de DØ au Run II Fiber Tracker 2T Super conducting Solenoid Central Preshower Intercryostat Detector Détecteur de traces  Électronique du calo  trigger et DAQ  Monitorage/calib on line  Off Line/calcul  Blindage  Scintillateurs muons central  MDT muons avant  Scint. pixels muon avant Moniteur de L Preshower avant Microstrips

5 U. Bassler, LPNHE-Paris L ’électronique du calorimètre Preamp/ Driver Trig. sum Filter/ Shaper x1 x8 SCA (48 deep) BLS Output Buffer Bank 0 Bank 1 SCA Calorimeter Calibration nouveaux paramètres temporels de l’accélérateur: – stockage des signaux analogiques – formation des signaux de trigger – maintient du niveau de bruit  remplacement des pré amplis, shaper  ajout de la mémoire analogique  nouveau système de calibration superbunch 4.36  s2.64  s gap 396ns 3.56  s Run I 6x6 Run II 36x36

6 U. Bassler, LPNHE-Paris Calibration électronique Pulser PIB Trigger Boîte de Préamp li 2 Fanouts (2x3x16 switchs ) Alimentation 6 commandes (3x2) 96 courants switch

7 U. Bassler, LPNHE-Paris Calibration électronique Utilisation du système de calibration dans la période de démarrage: qualification de l’électronique du calorimètre: – voies mortes – test du trigger – câblage détermination de la linéarité de l’électronique et du cross-talk première inter-calibration des cellules et des gain1 vs. gain8 estimer la correspondance charge/ADC mesures sur la station test: maximum ADC = DAC=90k linéarité ~ 0.2%  DAC=65k pas de bruit ADC vs DAC  vs DAC (ADC- ADC fit ) ) /ADC max vs DAC

8 U. Bassler, LPNHE-Paris Calibration in situ du Calorimètre Électromagnétique: Uniformisation de la réponse du calorimètre:  amélioration du terme constant – utilisation de la symétrie en  pour l’intercalibration des "régions" avec des processus à haute statistique Détermination de l’échelle absolue et de la linéarité: – utilisation des résonances (Z, , J/  ) à différentes échelles d’énergie – comparaison de E/p pour les électrons isolés. Hadronique:  amélioration de la résolution de E T miss pour les recherches SUSY  erreur dominante dans la physique du top  cruciale pour le Higgs: réjection du bruit de fond et reconstruction de sa masse Utilisation de l’échelle électromagnétique comme référence:  +jet: méthode principale utilisé lors du Run I; Z+jet: plus faible statistique mais de grande pureté Importance particulière de la calibration des b: Z  bb : études de faisabilité avec et sans STT  + b-jet: statistique plus grande, mais sélection plus difficile !

9 U. Bassler, LPNHE-Paris Préparation à l’analyse du Run II enregistrement de tout les signaux électrique mesurés transformation des signaux électriques en unité de physique (énergies, positions, impulsions) reconstruction des particules: e/ , , , jet/E T, b détermination des acceptances et des efficacités

10 U. Bassler, LPNHE-Paris La d é couverte du qurk top Avant le Run I C’ était une des 3 particules à découvrir (H, t,  ) Les 5 quarks plus légers etaient déjà découverts On savait que le top quark était bien plus lourd que les autres quarks. Les recherches du top sont classées suivant le type de désintégration du W, puisque top b W u d c s b 1.5-5 MeV 3-9 MeV 60-170 MeV 1.1-1.4 MeV 4.1-4.4 GeV t> 91 GeV W b W b p p l b l b jj b l b l b b b b W Decay Mode All Jets: Trés fort bruit de fond QCD Lepton + Jets: section-efficace élevée, avec bruit de fond raisonnable Dilepton: faible bruit de fond, mais faible section éfficace Le Run I a demarr é en Sept ‘92 la découverte du Top a été annoncée en Mars ‘95

11 U. Bassler, LPNHE-Paris Événement double b-tag (CDF)

12 U. Bassler, LPNHE-Paris Sections efficaces CDF mesure du nombre d ’événements produits et détecté dans les différents canaux de désintégration Compatibles avec le M.S. pb DØ Preliminary

13 U. Bassler, LPNHE-Paris La masse du quark top Si l’on croit SuperKamiokande 0 < M < 10 -12 M t Les masses des fermions fondamentaux s’ échelonnent sur 12 ordres de grandeurs ! Les systématiques sont divisées en six catégories. On tient compte de toutes les corrélations entre les différentes erreurs. M top = 174.3 ± 5.1 GeV/c 2 Contribution a la valeur centrale La masse du Top est connue avec plus de précision que celle des autres quarks

14 U. Bassler, LPNHE-Paris Erreurs Systématiques sur M top Les plus petites systématiques sont dans le canal Dilepton !

15 U. Bassler, LPNHE-Paris Section efficace en fct de M top Résultats récents; Mesure de CDF en Dilepton re-évaluation de l’erreur de CDF en ‘all-hadronic’ Combinaison officielle CDF-D0 Les mesures de DØ et CDF sont compatibles entre elles et avec le modèle Standard CDF M t =176.0 ± 6.5 GeV/c 2 DØ M t =172.1 ± 7.1 GeV/c 2 DØ CDF

16 U. Bassler, LPNHE-Paris M W, M top et M Higgs DØ 80.474  0.093 CDF 80.433  0.079

17 U. Bassler, LPNHE-Paris Production du Higgs (Tevatron)

18 U. Bassler, LPNHE-Paris Recherche d’un Higgs léger Si M higgs < 130 GeV le canal d’analyse principal est: p  p  WH  l  b b Le rapport Signal sur bruit dépend crucialement sur la résolution de reconstruction de la masse inv. de la paire  b b Objectif: passer de 15% a moins de 10% en résolution

19 U. Bassler, LPNHE-Paris Réseau de Neurons pour le Higgs (WH) Sélection: p T l > 15 GeV, E t miss > 20 GeV, >= 2 jets > 10 GeV, |  | lepton, jets < 2 Réseau de neurone entraîné sur 6 variables (cf plot a) Bruit de fond dominant: W bb, mais bon output du NN (b) Signal 4.4 evts / fb -1 Wbb 9.7 WZ 1.0 single top 6.6 ttbar 8.4 total bruit 25.7

20 U. Bassler, LPNHE-Paris Le Higgs en W*W* Canal: l + l - Bruits: WW, ZZ, WZ, ttbar

21 U. Bassler, LPNHE-Paris Potentiel de d écouverte du Higgs Combinaison de tous les canaux: WH (H b  b, W*W*, Z*Z*), ZH ( b  b et l + l - b  b ), q  q H

22 U. Bassler, LPNHE-Paris Particules SuperSymétriques Limites actuelles sur le spectre de masse : m (slepton) > 90 GeV m (squark) > 250 GeV m (chargino) > 90 GeV m(sTop) > 90 GeV m(neutralino) > 35 GeV 1st, 2nd Génération (sbottom, stau)

23 U. Bassler, LPNHE-Paris Les paramètres du Modèle MSSM le plus général : 105 +19 (MS) On réduit ce nombre en imposant certaines contraintes : Pas de nouvelle violation de CP Pas de « Flavor Changing Neutral Currents » Universalité des première et seconde familles 19 paramètres : tan     M 1,M 2,M 3 m L e  v e v   m R e   m L udcs  m R ud  m R cs (1 ère, 2 ème générations) m L    m R   m L tb  m R t  m R b (3 ème génération) A t,A b,A  MSSM MinimalSuperSymetricModel

24 U. Bassler, LPNHE-Paris Symétrie susy : quark (fermion)  2 squarks (gauche & droit) Les états physiques des squarks sont des mélanges des squarks gauche et droit L ’angle de mélange dépend de m f (masse du fermion associé) Levée de dégénérescence peut être grande pour : le sTop le sbottom et le stau (grand tan  ) Pourquoi recherche-t-on le stop ?

25 U. Bassler, LPNHE-Paris La Recherche du sTop Calcul du processus à 4 corps (Djouadi et al., juillet 1999) Les Limites actuelles la masse des squarks : m sq >250GeV la masse des sleptons m sl >80GeV Canal leptonique prédominant Dans le cadre de la recherche d’un sTop léger le seul canal à deux ou trois corps ouvert est la desintegration : ,Z Production directe du sTop fusion de gluons annihilation de quarks Signature recherchée : 2b (jets) + 2 leptons +E T miss Le sTop pourrait être le squark le plus léger, à cause de la grande masse du Top (mixing)

26 U. Bassler, LPNHE-Paris Production du sTop Production directe de paires de Stop : Sections efficaces importantes: @ NLO et m stop = 100 GeV  NLO  = 12 pb fusion de gluons annihilation de quarks  : échelle de factorisation et de renormalisation  m  t 1 ), m  t 1 )/2 : variation  10% section efficace

27 U. Bassler, LPNHE-Paris Le Modèle SUSY 19 paramètres :  m(  0 )  m(  + )  Spectre des Masses:

28 U. Bassler, LPNHE-Paris Les Limites d’exclusion au Run I Recherche du sTop en 3 corps et 4 corps a permis d’agrandir le domaine d’exclusion

29 U. Bassler, LPNHE-Paris Recherche du sTop au RunII

30 U. Bassler, LPNHE-Paris Conclusions Le Run II du Tevatron démarre en 2001 et fournira un gain important en luminosité. D0 et CDF sont pratiquement en place pour prendre de nouvelles données. La physique du Top va continuer à se développer, et fournir de nouvelles mesures de précision. En particulier les nombres quantiques du Top seront étudiés. La recherche de Susy va connaître un nouvel essor, en particulier dans les domaines du sTop, sBottom, gluinos, et dans les canaux leptoniques La recherche du Higgs va se poursuivre. Les premières réponses sur un Higgs a 115 Gev pourront être apportées en 2003. Une découverte à 5 sigmas nécessitera 5 ou 6 ans de run, mais le Higgs pourra être vu jusqu’ à 170 GeV, …. s’il est bien là…