Recherche du Boson de Higgs standard dans le

Recherche du Boson de Higgs standard dans le canal WH à l‘experience DZero auprès du Tevatron En particulier: Travail sur resolution en énergie des jets Nils Kristian Hüske LPNHE Paris Journées Jeunes Chercheurs, 30 Nov – 6 Dec 2008 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01

Outline § Introduction § Modèle Standard et Boson de Higgs § Fermilab et DZero § Les jets § Etude: Correction en énergie des jets de b /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01

Modèle Standard Le Modèle Standard décrit les forces et interactions entre les particules, mais: particules sans masse Expérience: les particules ont une masse! modifier la théorie Introduction du mechanisme de Higgs Pourquoi? Conserver la renormalisabilité de la théorie. La symétrie de jauge du Lagrangien reste conservée /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01

Masse du Higgs La masse de Higgs est à priori inconnu, mais • Limites Directes: LEP: m. Higgs > 114 Ge. V @ 95% C. L. TEV: m. Higgs ≠ 170 Ge. V @ 95% C. L. • Limites Directes + Indirectes (mesures de précision électrofaible): m. Higgs = 116, 4 +18, 3 -1, 3 Ge. V (Haller et al. , ar. Xiv: 0810. 3664) /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01

Production et desintegration du Higgs Section efficace de production du Higgs • < 1 pb A comparer a • 12 pb WW • 7 pb paire de top • 3 pb top seul • 2 pb ZZ Canaux les plus sensibles au Tevatron • Si basse masse (m. H<135 Ge. V): – Production avec W ou Z – Desintegration en paire de b • Si haute masse (m. H>135 Ge. V): – Production directe – Desintegration en paire de W Basse masse: H b b W+jets : bruit de fond principal du WH Production Desintegration Au Tevatron: 1 sur 1012 evenements pp est un Higgs /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01

Fermilab, le Tevatron et DØ Le Tevatron au Fermilab est l‘accelerateur le plus puissant du monde (qui marche ; -) ) Collisions proton – antiproton avec 1, 96 Te. V Deux expériences: CDF et DØ Decouvertes importantes au Fermilab: Quark Bottom (1977), Quark Top (1995) et Neutrino Tau (2000) /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01

Fermilab, le Tevatron et DØ Quelques chiffres: Tevatron: DZero: 396 ns bunch crossing 1. 7 mill. collisions/sec 36 x 36 bunches On recorde ~100 évt/sec 2001 – 2006 : “Run. IIa”, 1 inv. fb. Le data flow est 20 MO/sec Luminosite instantanée max. : 100 x 1030 cm 2 s-1 300. 000 GO des données enregistré/année 2006 – 2009 (2010? , 2011? ? ) : “Run. IIb”, 4 -9 inv. fb. 4. 5 G événements enregistrés jusqu’à présent Luminosite instantanée max. : 200 -400 1030 cm 2 s-1 550 chercheurs 150 thésards /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01

Le détecteur DØ du Run IIb Coordonées η et θ /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01

Chasse du Higgs 2008: Prémière exclusion du Higgs à une masse de 170 Ge. V @ 95% C. L. (Combinaison CDF et DØ) Projection pour l‘avenir: /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01

Chasse du Higgs Etat final de l‘analyse WH -> l nu b b On reconstruit: Me. T, énergie EM et hadronique et des jets /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01

Jets (1) 3. Interaction avec le calorimetre Gerbes electro-magnetiques et hadroniques Un algorithme regroupe les amas dans un cone -----------------------2. Hadronisation / fragmentation De nombreuses particules (π, K, …) sont produites -----------------------1. La collision dure produit quarks et gluons A DØ un jet est un objet calorimétrique formé par un algorithme de cone /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01

Jets (2) Un jet est un objet calorimetrique – de nombreux effets physiques et instrumentaux perturbent la mesure Offset – contribution d'energie ne provenant pas de la collision dure (radiation uranium, bruit electronique, domine par interactions multiples) Reponse – reponse du detecteur non-homogene, non-lineaire reponse differente pour hadrons et electrons / photons le terme de reponse depend de la pseudo-rapidite Gerbe – fuites d'energies en dehors du cone ou depot parasite (champ magnetique, granularite finie du calorimetre, algorithme de cone) /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01

Calibration des Jets (3) But de la calibration : ramener l‘énergie calorimétrique au niveau particule O = terme d'offset Fη = terme de réponse dépendant de η R = terme de réponse absolue S = terme de gerbe kbiais = facteur de correction des biais /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01

Etude du ‘b jet energy resolution‘ Cette calibration calorimétrique est appellée JES (Jet Energy Scale) qui est dérivée sur tous les jets Il n‘existe pas de correction pour des jets de b en particulier Comme on analyse l‘état final H->bb, la résolution en énergie des jets de b est d‘une grande importance Etude d‘une possibilité d‘ameliorer cette résolution /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01

Etude du ‘b jet energy resolution‘ Comparer les algorithmes differents de calibration en énergie des jets: • JES: Calibration “standard“ calorimetrique • JESMU: Calibration JES + une correction spéciale pour des jets contenant un muon Pourquoi: Les muons ne sont pas d‘objets calorimétriques. Les jets de muons peuvent aussi contenir un neutrino Corriger pour cet effet /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01

Etude du ‘b jet energy resolution‘ Corrections additionnelles: • JSSR: Une correction des MC du biais residuel de JES, en compensant la différence restant entre données et MC • JSSR + JESMU /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01

p. T asymmetry (Def. ) Qu‘est-ce qu‘on regarde? L‘asymétrie de l‘impulsion transverse comme mesure de la qualité de la résolution en énergie On regarde des evenements Z->bb (Z en repos) comme échantillon MC, on attend deux jets de b avec la même énergie dans un cas parfait p. T 1 et p. T 2 sont déterminé par leur rapidité: |Rapidité(p. T 1)| < |Rapidité(p. T 2)| LPNHE Paris Nils K. Hüske /24 2008 -12 -01

p. T asymmetry • Fitter l‘asymétrie p. T (Gaussian fit [-2. 5 RMS; +2. 5 RMS]) • Analyser des cas: exactement 1 muon dans le prémier (seconde) jet, comparer avec 0 muons, 1 plus 1 muons • Estimer le Mean et RMS pour l‘asymétrie p. T On veut: un Mean le plus proche possible à zero un RMS très fin meilleure résolution Comparaison pour JES, JESMU (DATA+MC) et JSSR, JSSR+MU(MC) /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01

p. T asymmetry DATA. JES 1 muon in jet 1 DATA. JESMU 1 muon in jet 1 /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01

p. T asymmetry MC(bb). JES 1 muon in jet 1 MC(bb)JESMU 1 muon in jet 1 Shift dans le Mean MC(bb). Smear 1 muon in jet 1 LPNHE Paris MC(bb). Smear. MU 1 muon in jet 1 Nils K. Hüske /24 2008 -12 -01

p. T asymmetry MC(bb). JES 1 muon in jet 1 MC(bb)JESMU 1 muon in jet 1 Comparer à: MC(bb). JES 1 muon dans jet 2 MC(bb). JESMU 1 muon dans jet 2 LPNHE Paris Nils K. Hüske /24 2008 -12 -01 2008 -10 -22

Comparaison MC (bb) à DATA pour Mean et RMS MEAN RMS Noire: JES/Smeared Rouge: JESMU/Smeared. MU 1 muon dans 1 er jet LPNHE Paris Nils K. Hüske /24 2008 -12 -01 2008 -10 -22

DATA - Mean Shift Comparaison 1 muon in 1 st jet zero muons in the jets 1 muon in 2 nd jet 1 muon in each jet Noire: JES Rouge: JESMU /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01 2008 -10 -22

Conclusion • La valeur moyenne (Mean) de l‘asymétrie p. T pour les cas avec exactement un muon dans un des jets a un shift notable • Cet effet est presque symétrique pour un muon dans le 1 er ou 2 e jet • Le cas de zéro muons ou 1+1 muon n‘est pas shifté et presque aucune dépendance p. T Le shift de la valeur moyenne de l‘asymétrie p. T indique la possibilité d‘une amélioration pour l‘algorithme de calibration JESMU pour les jets de b. /24 LPNHE Paris Nils K. Hüske 2008 -12 -01 2008 -10 -22