Vektör Bozon Saçılması

Transkript

1 Vektör Bozon Saçılması V. E. Özcan University College London ATLAS Deneyi CERNTR toplantısı, 14 Ağustos 2008

2 Özet Nedir? Neden ilginçtir? İşin kirli tarafları Vektör bosonları yapılandırma, jetler, hızlı/tam öykünme vs. Sonuçlar 2

3 LHC yi Neden Yapiyoruz? Bildiğimiz vektör bozonlar: W lar, Z ve foton EZ simetri kırık: ağır W/Z, fakat kütlesiz foton Bunu nasıl açıklarız? SM de Higgs mekanizmasi Başka bir sürü alternatif: teknirenk, sicim etkileşimleri, yeni boyutlarda etkileşimler, yığın-zar ilişkileri Ama SM çok hassas testleri geçmiş, bütün gibi görünüyor Hayır, daha Higgs i bulmadık! Higgs temel bir skalar, kütlesine kuvantum düzeltmeleri sonsuz, vs. vs. EZS kırılmasının zayıf sektörde olmasi için hiçbir temel sebep yok. 3

4 Higgs siz Hayat Pekiyi (hafif) bir Higgs yoksa SM e (ve onun SUSİ gibi eklentilerine) ne olur? Doğa beklendiğimiz kadar basit değilmiş! Aleph in 110 küsürde gördüğünün gerçekten istatistiki bir sendeleme olduğu anlaşılır. :-) X parçacıklarının oluşma kesidi y kadar değişir. VV (V=W/Z) saçılma kesidi SONSUZ olur. Neden? V ler kabuktayken, elastiğe yakın carpışmalarını dengeleyen birşey kalmaz. ==> Sonuç: V lerin saçılması, Higgs için tartışmasız bir deney yeri. 4

5 Deneycinin Amaci Kısaca, VV nin toplam kütlesine bağlı olarak saçılmalarının tesir kesidini ölçmek. Yüksek momentumlu WW, WZ veya ZZ bul. Birbirlerinden saçıldıklarından emin ol. (Yani öyle ortalıktaki top kuarklardan gelen W ları falan alma.) VV nin kütlesini bir histograma koy. Rezonans mı gördün? Toplam tesir kesidi SM dekinden farklı mı? => Yeni fizik! Herşey beklendiği gibi mi? => Bir sürü modellere önemli limitler getir. Bütün bunları yaparken hiçbir teorik modele bağlı kalma! 5

6 EZ Kiral Lagranjiyan SM hassas ölcülmüş! SM in bilinen kısmını al (yani herşey eksi Higgs) V. bozonlara kütle vermesi icin 3 Goldston bozonu ekle. En düşük boyuttan başlayıp yukarı doğru bu 3 bozonu içeren tüm operatörleri yaz. (Dikkat: EZ hassas ölçümleri ile çelişmeden). Sonuç: Temiz modelden bağımsız bir düşük-enerji teorisi Sorun: TeV düzeylerinde üniterize edilmesi lazım. Üniterize ettikten sonra, MC olaylarını yarat. 6

7 Padé Uniterlestirmesi (α 4,α 5 ) landscape Spektrum analizi Rezonans arama Sinyal öykülenmesi için rezonans yaratmak lazım. Padé metodu QCD de π saçılımını açıklamakta çok başarılı. (α 4,α 5 ) rezonansların kütlelerini, spinlerini vs. belirliyor. 7

8 Yüksek rapiditede işaretleme jeti Bir Bakista Sinyal Leptonlara giden VB: yüksek P T de Renk değişimi yok => Düşük QCD faaliyeti (orta kısımda jet yok) Yüksek rapiditede ve algıcın öbür tarafında işaretleme jeti Kuarklara giden VB: yüksek P T de 8

9 Sinyal & Taban tt: Herwig, Jimmy W/Z+3/4 jets: Madgraph (Alpgen kullanarak teyit edilmiş.) Sinyal: EZKL eklenmiş Pythia (Whizard kullanarak teyit edilmiş.) 9

10 Hadronik VB: 1 veya 2 jet P T yeterince yüksekse, tek bir jet. Her olay için: En yüksek P T li jeti al. Kütlesi W/Z e yakın mı? Evet: Bu bir V adayı. Jet alt yapısını incele. Hayır: Tüm jet çiftlerinin arasından en yüksek P T yi verecek olanı V adayın olarak al. Kütleye bak, iki jetin birbirlerine göreli momentumlarını incele. Mass of the leading jet (all events) Entries 4000 Entries 4000 T Mean 3.797e+04 Mean 1.394e+05 RMS 2.978e+04 RMS 6.959e Underflow 10 Underflow Overflow 47 Overflow 2122! / ndf / 17! 2 / ndf / 10 Constant ± Constant ± Mean 8.748e+04 ± 375 Mean 8.638e+04 ± Sigma 9417 ± Sigma 9937 ± Mass of the Leading-P Jet Pair vs. P T

11 Jet Yapisina bir Bakis k T algoritması sıralı birleştirme yapıyor. En son birleştirmeyi geri al: Bir jetin iki ayrı altjete ayrılacağı enerji düzeyini (Y-düzeyi) çıkart. Y-düzeyi ~ O(m VB /2) ~ bir altjetin öbürüne k T si. Butterworth, Ellis, Raklev hep-ph/

12 Kaportanin Altina bir Bakis Tam öykünme gerçeğe yakın ama çok yavaş : Az MC istatistiği AtlFast (hızlı öykünme) iyi ama lepton bulma performansı doğru değil. Momentuma bağlı düzeltmeler AtlFast Tam öykünme 12

13 Toplamak Gerekirse İki VB adayı: P T > 200 GeV ve η < 2. Tetikleme sorunsuz... İşaretleme jetleri: η > 2, P T > 20 GeV, E > 300 GeV, Δη > 4.4 W + herhangi bir jet: top kuark kütlesine yakın olmayacak. İki VB nin arasında P T > 30 GeV olan jet olmayacak. 13

14 Ornek Sonuclar Resonance transverse mass 0.18 ATLAS 0.16 /50GeV -1 Events/fb W l! Z ll qq (SM) Z!! Z ll qq (SM) Z!! Z ll qq (500GeV) mass [GeV] 3 Resonance mass /50GeV -1 Events/fb ATLAS W l! Z ll (500GeV) W l! Z ll qq (SM) mass [GeV] 3 / 100 GeV -1 Events / 1 fb Scalar 800 GeV ATLAS tt W+jets Signal Mass [GeV] ZZ (llνν) WZ (lνll) WW (lνqq) 14

15 Anafikir Hala denenecekler b-işaretlemesi. VB+VB+işaret jetlerinin toplam momentum dengesi. Leptonların bulma veriminin arttırılması. Birkac 10 fb -1 ile rezonanslar görülmeye başlanabilir. Bu kesinlikle ilk günden bakılacak birşey değil. Ama VB ların jet analizinden çikartılacak bir sürü alternatif calışmalar var. (Mesela daha önceden yapılamaz denen Higgs bozonunun HV kanalında ölçümü.) LHC veri topladıkça sürekli tekrarlanacak temel bir analiz (Higgs olsa da, olmasa da). 15