U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Nouveaux Résultats de DØ État du Tevatron et du détecteur DØ La QCD dans les interactions pp Les mesures W/Z La.

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1 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Nouveaux Résultats de DØ État du Tevatron et du détecteur DØ La QCD dans les interactions pp Les mesures W/Z La physique du top La recherche du Higgs Thanks to S. Anderson, G. Bernardi, A. Juste, A. Haas, K. Haganaki, A. Nomerotski, P. Padley, N. Parua, M. Verzocchi

2 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Le Tevatron et DØ Main Injector (new) Tevatron DØCDF Chicago   p source Booster 19 countries 83 institutions, 664 physicists premier collisionneur à utiliser des aimants supraconducteur mise en service en 1983 (cible fixe) collisions pp à partir de 1989

3 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Le Tevatron au Run II démarrage du Run II en avril 2001:  s=1.96 TeV (Run I: +10%) luminosité instantanée: 11.8  10 30 s -1 cm -2 (2001)  64.31  10 30 (2/2004) au Run I: 25  10 30 dépassée en 2002 valeur nominale Run II: 200  10 30 efficacité de la prise de données ~85% analyse des données et prospectives: Run I: 100 pb -1 LP'03: 135 pb -1 hiver'04: ~200 pb -1 ICHEP'04: ~300 pb -1 publications'04: 200-400pb -1

4 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Les prévisions en luminosité De 4 à 9 fb -1 sept. 2009 Base 23/01/2004: premier faisceau anti-proton injecté dans le Tevatron à partir du Recycleur (accumulateur de 8 GeV à aimants permanents) Management de Fermilab + DOE: “priorité au Tevatron” Lehman review 02/2004: "success of the last 6 months" Stretch hypothèse: moyenne des estimations ~5fb -1 en 2008 contient études et shutdown pour le Recycleur l'upgrade du  vertex de CDF a été annulé et celui de D0 réduit à un layer 0  préserve une importante amélioration autres upgrades: trigger calorimètre avec fenêtres glissantes

5 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 L'état du détecteur DØ tout le détecteur est en place depuis juin 2002 qualification du Silicon Track Trigger (STT) et du Forward Proton Detector (FPD) pour avril'04 2 iem reprocessing consistant de toutes les données prévu à partir de juin 2004  amélioration des algorithmes de reconstruction

6 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Le système de mesure des traces SMT détecteurs de micro-vertex en Silicium et à traces en fibres scintillants dans un champs magnétique de 2 Tesla amélioration de la mesure des muons grâce à une couverture jusqu'à |  |<2 et au nouveau blindage à l'avant distribution en p T des  dans D*  D 0  reconstruction des traces pour p T >180 MeV

7 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Les performances du tracking résolution du paramètre d'impact SMT: dE/dx  (DCA)  16  m @ P T = 10 GeV  (DCA)  54  m @ P T = 1 GeV bonne comparaison data/MC reconstruction des  : combinaison du tracking central et des chambres à  possibilité d'identification des particules résolution: M(J /  )=60 MeV/c 2

8 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 L'observation du X(3872) Nouvelle particule observée en 2003 par Belle dans les désintégration B +  3872 MeV/c 2, B +  K + X(3872), X(3872)  J/   +  -. La découverte de Belle a été confirme par CDF et DØ DØ préliminaire: 300  61 événements effet à 4.4   M = 0.768  0.004 (stat)  0.004 (syst) GeV/c 2

9 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Les propriétés du X(3872) La nature du X(3872) est inconnue  charmonium ou molécule méson etc. Comparaison des particules X aux  (2S)  pas de différence significative

10 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Le calorimètre Drift time ~430 ns Integration time ~390ns North End Cap South End Cap Central Cal. échantillonnage par Argon liquide réponse uniforme, résistant aux radiations, haute granularité absorbeur d'Uranium (Cu/Acier CC/EC pour l'hadronique extérieur) bonne réponse hadronique, dense  compacte Uniforme, hermétique: |  | < 4.2 (   2 o ), int ~ 7.2 (total)  50k canaux de lecture (< 0.1% mauvais)  5000 tours pseudo projectives (0.1  0.1)  4 couches EM, au max. de la gerbe (EM3): 0.05  0.05  4/5 couches hadroniques ( FH + CH )  déclenchement L1/L2 lecture rapide des tours 0.2  0.2 ICD EM FH CH OH MH IHEM MG FPS

11 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 L'échelle d'énergie des jets Offset: bruit électronique, bruit d'uranium, événement sous jacent événements zéro-biais et biais minimum (données) "out of cone showering": densité d'énergie autour du cône du jet (données) Réponse: E meas /E deposit  1 comparaison de l'énergie dans des événements  +jet (données) erreur systématique principale pour de nombreuses analyses actuellement erreur conservatrice de 6-7% - objective: 2% (2.5% au RunI) Correction de l'énergie mesurée par:

12 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 La résolution des jets  en utilisant l'asymétrie en p T dans des événements di-jet Jet p T Resolution la résolution est paramétrée par: N = 0.0  2.2, S = 0.902  0.045, C = 0.052  0.008 Résolution des jets en p T : amélioration en cour par calibration en fonction de la fraction em!

13 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 "L'événement" di-jet E T = 666 GeV  = 0.43 E T = 633 GeV   = -0.19 r-   view L'événement di-jet avec la plus haute masse observée m= 1364 GeV/c 2

14 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Les interactions dures QCD HadronizationHadronization Non-Perturbative, but universal pdfs Spectator partons / ULE Permet d'utiliser la théorie des perturbations ● théorie de jauge non-abélienne ● constante de couplage "running" ● phénoménologie riche ● factorisation en phénomène à courte distance (perturbative) et grande distance (non-perturbative) Calculable au (N)NLO avec une échelle de renormalisation et de factorisation :  r =  f = 0.5 p T max

15 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Les mesures inclusives La section efficace des jets varie sur plusieurs ordre de grandeur ● sensibilité aux pdf à grand x et à  s ● mesures de DØ au plus grand Q 2 ● mesures preliminaries du Run II jusqu'à |  |<2.4

16 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 La section efficace des jets section efficace à grand E T sensible aux interactions de contacts mais: incertitude théorique sur la section efficace à grand E T due au faible contraintes de la densité de gluons à grand x

17 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 La section efficace di-jet l'interaction dure est caractérisée par la masse des deux jets accord entre les données et la simulation dans les erreurs: tendance systématique à faible masse? incertitudes expérimentales: échelle d'énergie des jets, efficacité de déclenchement et de reconstruction, luminosité

18 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 La corrélation azimuthale des jets A l'ordre principal en pQCD les jets sont produits en paires "dos à dos" Jet 1 Jet 2  Jet 1 Jet 2     Jet 3 Kt Pour des événements à trois jets: lorsque K T tend vers 0,  tend vers  lorsque K T est grand  2  /3)  la distribution de  est directement sensible aux radiations QCD aux ordres supérieurs sans mesurer explicitement le 3 ieme jet

19 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 La decorrélation azimuthale la mesure de la section efficace en  pour différentes domaine de p T du jet le plus énergétique la section efficace est normalisé par la section efficace di-jet inclusive intégrée sur le même espace de phase  réduction de l'erreur systématique rayonnement QCD mou  pic à , plus prononcée à grand p T

20 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 La description de la radiation QCD la section efficace n'est pas décrite à l'ordre principal, en particulier à faible p T une bonne description est obtenue en simulant les cascades de partons (resommation des logarithmes dominants) possibilité d'utiliser cette observable pour l'affinement des paramètres dans les modèles des cascades de partons

21 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Utilisation des désintégrations leptoniques des W et Z –Évite des contaminations du type QCD (jj) –R ~11% par mode pour: W  l –BR ~3% par mode pour: Z  ll –Signatures propres, faible bruit de fond leptons isolés à grand p T W: 1 lepton à grand p T lepton + de l'énergie transverse manquante E T (du ) Z: 2 leptons à grand p T La production W/Z Production dominée par l'annihilation - plus de 10 6 événements W et plus 10 5 événements Z seront produit au RunII augmentation de la section efficace de ~10% pour  s de 1.8 a 1.96 TeV W  l  ~1 Hz @ L = 2  10 32

22 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Des exemples: Z  +  -, W  e Très faible bruit de fond: QCD: 0.6  0.3 % Z    : 0.5  0.1%  = 19% σ Z Br(Z→μ + μ − ) = 261.8  5.0 (stat)  8.9 (syst)  26.2 (lumi) pb σ W Br(W→e ) = 2844  21 (stat)  128 (syst)  284 (lumi) pb DØ Run II Preliminary 27370 events ∫L = 42 pb -1 |  |<1.1 Bruit de fond dominant: QCD - soustrait par la méthode de la matrice W   e : 1.5  0.1%

23 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 L'évolution des section efficaces W/Z augmentation de la section efficace avec  s consistante avec les prédictions du modèle standard –CR Hamberg, WL van Neerven and T Matsuura, Nucl. Phys. B359 (1991) 343 [CTEQ4M pdf] CDF and DØ Run II Preliminary en préparation: les mesures des sections efficaces utilisant toute l'acceptance angulaire testes d'universalités et la détermination directe et indirecte de  W sections efficaces WW et WZ etc.

24 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 La recherche de Z'  ee Plusieurs extensions du modèle standard prédisent l'existence de Z’  recherche des "pics" dans le spectre M ee à haute masse invariante Sélection des événements base sur les même critères que pour la mesure de la section efficace Z  ee mais avec une couverture en |  |<2.4 sous l'hypothèse d'un même couplage qu'au modèle standard: Z’ < 719 GeV exclue à 95% C.L. La limite de DØ au Run I: 670 GeV ∫ L = 122 pb -1

25 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 "L'événement" Drell-Yan Un exemple d'événement Drell-Yan à très haute masse: m ee = 475 GeV  x~0.5

26 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 La section efficace W  la contribution du couplage tri- linéaire à la section efficace est faible dans le modèle standard  test de couplages anormales limitation de la contribution W  l  par coupure en  R(l  )>0.7 146 (77) candidats sont observés dans le canal e (  ) pour une luminosité de 162.3 pb -1 (82.0 pb -1 )  =19.2 ± 6.7 (stat) ± 1.7 (syst) pb Prédiction du modèle standard (Baur + K facteur)  =16.4 ± 0.4 pb

27 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Le quark top était attendu dans le modèle standard electrofaible comme partenaire SU(2) du quark b –Découverte en 1995 (CDF&D0) Au Run I des incertitudes statistiques dominaient: –consistance du modèle standard en anticipation de l'augmentation de la statistique au RunII –physique riche  amélioration de la précision –propriétés à étudier –Surprises? Le quark top

28 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 La physique du top Thèmes abordés section efficace "single top" la masse

29 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Le quark top au Tevatron 85% 15% modes de désintégration du W pour classifier les états finaux production en pair (QCD) B(t → Wb) = 100% Dilepton (e,  ) BR=5% Lepton (e,  ) +jets BR=30% Tout jetsBR=44%  had +XBR=21%

30 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Étiquetage des jets de b à grand p T Le b-tagging est bien établi au Tevatron: crucial pour la découverte du top au RunI essentiel pour la physique du Run II Soft Lepton Tag  on utilise les désintégration semi- leptonique des b (~40% evts)  leptons ayant un p T plus faible que ceux des W/Z  non-isolés temps de vie des b: (c  ~ 450  m) + boost  ils volent sur ~3mm avant de se désintégrer en produisant plusieurs traces Silicon Vertex Tag  longueur de désintégration  nombre de paramètres d'impact significatifs Temps de vie  signature statistique  efficacité actuelle: ~45%  nominale 50-60%

31 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Run II: Section efficaces t - t bar systématique principale: jet energy scale

32 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Section Efficace en fonction de  s reanalyse des données de Run I:  ~ 40 evts top  analyse par NN  diminution de l'erreur de 10% Run II: augmentation de la section efficace de 30% erreur théorique (échelles, pdf): 6-7% ~ 50 evts top observés estimation de l'erreur RunII (2fb -1 ): 10%

33 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Single Top Section efficace à peu près ½ de t tbar –Les evts single top ont moins d’objets dans l’état final: bruit de fond plus important –même signature que le Higgs SM en production associée: W+2 jets –mesure de V tb (erreur: 15% avec 2fb -1 ) CDF+ D0 RunI:  t <15.4pb @95% C.L. CDF RunI+RunII:  t <17.5pb @95% C.L. Limite attendue: 44.2 pb  observation à l'été 2004 t-channel (LHC: 244 pb)  couplage anormal, FCNC s-channel (LHC: 10 pb)  nouveaux bosons de jauge charges

34 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004  /SVT La recherche du single top p T (jet 1) e/SLT e/SVT  /SVT bon accord avec les bruits de fond attendus!

35 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 La masse du top –nécessaire pour déterminer le couplage ttH –important dans les corrections radiatives: contrainte  M h /M h à 35% attendue pour le RunII Expérimentalement: –étiquetage de jets de b: réduction du bruit de fond et de l'incertitude combinatoire –La précision est dominee par des erreurs systématiques qui sont sensible a la statistique data en 1/  N (échelle d'énergie scale, radiation de gluons) CDF/D0 2 fb -1 goal! La masse du quark top: un des paramètres fondamentaux du modèle standard

36 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 La mesure de la masse du top méthode "template": ajustement cinématique sous l'hypothèse t tbar sensible à l'incertitude combinatoire combinaison avec le meilleur  2 utilisée ajustement par le maximum de vraisemblance méthode "dynamique": détermination de la probabilité d'un événement à être du signal en fonction de m(t) meilleure utilisation de l'information contenue dans un événement  augmentation du poids statistique des événements bien mesurés contribuent d'avantage résultats Run I D0 l+jets Nouveau résultat DØ Run I: amélioration d'un facteur 2.5 de l'incertitude statistique!

37 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Les effets dans ajustements EW La recherche directe à LEP2: m H >114.4 GeV @95%CL La limite sur le domaine de masse du Higgs attendue dans le modèle standard a augmentée!

38 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 La production du Higgs Pour m H < ~140 GeV: qq  W/Z + H (  bb) efficacité d'étiquetage de jets de b résolution en masse des di-jet gg  H (  bb) noyée dans le bruit de fond QCD Pour m H > ~140 GeV: gg  H (  WW) reconstruction de E T manquant et l'identification des leptons Le nombre de Higgs déjà produit à CDF et DØ??? Le Higgs peut déjà être dans le données! désintégration dominante

39 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Section efficace W(e )+bb : 174 pb -1 –bruit de fond important pour le single top et le Higgs –benchmark pour les performances du détecteur –108 evts avec un b étiqueté par le temps de vie –Recherche d’evts avec double étiquetage de jets de b: 2 evts observé, 2.5 ± 0.7 evts attendue 1.4 ± 0.4 Wbb  (WH  bb) < 12.4 pb @ 95% CL pour m H =115GeV double IP tag event La production associée: WH -

40 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Les prospectives pour le Higgs Nouvelle étude CDF + DØ : Résultats semblables voire meilleurs que ceux de l’étude initiale, avec une simulation plus détaillée. Notre compréhension va aller en s’améliorant 5  discovery 3  evidence 95% CL exclusion Statistical power only Systematics not included

41 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 La désintégration du Higgs en WW mode de désintégration dans le modèle standard pour M H >140GeV 4 ieme génération de fermions augmente la section efficace d'un facteur 8 à 9 Higgs fermiophobe/topcolor avec un rapport d'embranchement plus grand 2 leptons isolés, E T manquant,  plat pour le signal,  =  pour le bruit de fond

42 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Le Higgs léger en  Certaines extensions du modèle standard avec un rapport d'embranchement H   dominent à faible m H (Higgs fermiophobe, topcolor) benchmark model: A.G. Akeryod, PRL 368, 89 (1996) MC prédiction: efficacités du RunI avec une luminosité de 2fb -1

43 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Le Higgs supersymétrique Les modèles supersymétriques postulent deux doublets de Higgs: il en résulte 5 bosons de Higgs: A, h, H, H +, H - dans le modèle MSSM, le boson de Higgs le plus léger a une masse < 135 GeV à faible tan   tous les bosons de Higgs sont semblables au Higgs du modèle standard à grand tan   la production bbh/H et bbA sont favorisées La section efficace augmente en fonction de tan 2 

44 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 h,H,A à grand tan  recherche dans des événements multijets avec  3 jets de b étiquetés distribution de la masse invariante des 2 jets étiquetés les plus énergétiques

45 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 La recherche du H ++ /H -- H ++ /H – prédits dans des modèles avec des triplets de Higgs: recherche dans des événements H ++ H --  +  +  -  - left handed: m(H ++ /H -- )> 116 GeV @ 95%CL right handed: m(H ++ /H -- )> 95 GeV@95%CL

46 U. Bassler D0-LPNHE-Paris, 2 avril 2004 Résumée Le Tevatron est en train de produire la luminosité nécessaire pour un Run II avec beaucoup de nouveaux résultats importants Le détecteur de DØ fonctionne bien: le potentiel d'amélioration de ses performances grâce à l'optimisation des algorithmes dans le Run II n'est pas épuisé Les premiers pas sont fait pour explorer pleinement le domaine de la physique du quark top La recherche directe du boson de Higgs est prometteur dans le modèle standard et au-delà D'autres résultats intéressants: la physique du B la recherche de nouvelle physique La physique du RunII vient de commencer!