ヒッグス粒子探索
gg→H→WW*→lνjj
佐藤構二
宇宙史拠点実習(FNAL)ガイダンス
2012年2月21日
テバトロンでのヒッグス粒子の振る舞い
• gg→Hが最も断面積が大きい生成モード(数百fb)。
• mH>130 GeV/c2ではH→WW*が最も分岐比が高い。
→ 重いヒッグスはH→WW*で探すべき。
CDFの重いヒッグス探索の現状
• mH>130 GeV/c2はH→WW→lνlνの独壇場。
• H→ZZはやられているが、コンビネーションに
ほとんど効いていない。
HWW*lnjj チャンネル
quark
• jet in calorimeter
l
W
n
hadronization
H
lepton
• e : calorimeter
• m : muon chambers
u, c
proton
W
anti-proton
d, s
検出する粒子:
 電子orミューオン 1個
 ニュートリノ 1個
 ジェット 2個
anti-quark
• jet in calorimeter
neutrino
• energy invalance
in calorimeter
H→WW*→lνjjとH→WW*→lνlv
チャンネル比較
H→WW→lνjj
H→WW→lνlv
WWの崩壊分岐比~30%
WWの崩壊分岐比~5%
QCDのW+jetsバックグラウンドが膨大
バックグラウンドが少ない
νが1個だけ。mHが組める。
νが2個。mHが組めない。
探索ポテンシャルではlνlνにかなわないが、足し
合わせてCDF全体のヒッグス粒子に対する感度
を改善する。
クリーンなチャンネルなので、非
常に探索に向いている。
WW→lνcsでは、c-tagすることで事象をフルに再
構成できる高純度サンプルが選別できる。
発見後のLHCで、大データでの精密測定につな
げたい。
筑波大グループ(須藤、佐藤、金)が新しく解析
を立ち上げたところ。
CDFでは、大グループにより既に
完成度の高い解析手法が確立
されている。
H→WW*→lνjj現状での結果
• H→WW*→lνlvは、2012年2月に全データで結果をアップデート。
• H→ WW*→lνjjは…、
– ヒッグス粒子探索をした質量ポイントが足りない。
– 全データを使って解析をアップデートすべき。
– mH<160 GeV/c2に対して感度がない。
2011年夏
H→WW*→lνlν
8.2 fb-1
2012年冬
H→WW*→lνjj
4.6 fb-1
現状のH→WW*→lνjjの問題点
• mH<160 GeV/c2では…、
– H→WWの片方のWはmW =80.4 GeV/c2 (PDGの値)よりも
軽い質量をもつ →オフシェル、W*。
– バックグラウンド見積もりの都合で、 60<m(l,ν)<100
GeV/c2のカットをしていた。
• レプトン崩壊するWがオフシェルのヒッグス事象を、こ
のカットでたくさん捨ててしまっている。
– Pxν とPyν はカロリーメータの消失エネルギーをもとに測定
できるが、Pzνは測定値からは直接決めることができない。
• 現状の解析では、m(l,ν)=mW =80.4 GeV/c2 を解いてPzν
を決めている。
– オフシェルのWに対してこれはよい扱いではな
い!
オフシェルW→lνの扱いを改善する
• 60<m(l,ν)<100 GeV/c2のカット:
→ m(l,ν)>40 (30?) GeV/c2 に緩める。
• Pzνを含む事象再構成について:
– キネマティック・フィッターを作成する。
l
W
n
H
u, c
W
d, s
テバトロンでの探索結果
• CDF+D0コンバインでの95%C.L. excluded
region: 156 ー 177 GeV/c2
LHCでの探索結果
• 95% C.L. excluded regions:
– ATLAS 112.9-115.5 GeV, 131-238 GeV and 251466 GeV
– CMS 127-600 GeV
現状でのテバトロンでのH→WW*→lνjj
• LHCによって重いヒッグス粒子質量は棄却されてしまっているが…。
• テバトロンでは、現在全データを使って各チャンネルの最終結果を
出す作業を行っている。
– メイン・チャンネルは2012年2月中。
• われわれの解析も、2012年春までに、同等の結果を出して論文に
纏めたい。
– 全データを解析すること。
– 低い質量領域に対しても感度を増やして最終結果としたい。
• ヒッグスは見つけてからシッカリ測定することが最重要。
– H→WW*→lνjjチャンネルは、事象再構成に利点がある。
– LHCでのHWWのカップリング測定に繋げたい。
まとめ
• H→WW*→lνjjの探索解析。
• 特に、ヒッグス粒子がありそうな低い質量領域への感度を上げ
る研究を行う。
• みなさんの研究結果は本解析の最終結果に取り入れる。
Backup
• CDF単独での95% C.L. exclusion:
156 < mH < 175 GeV
Limit Improvement by addition of lvjj.
Numbers below are:
mH, cross section limit with lvlv, cross section limit with lvjj, limit improvement over lvlv.
Improvement is estimated with: 1/sqrt(1+ limit(lvlv)^2/limit(lvjj)^2).
lvlv8.2 + lvjj4.6
150 1.270 35.900 0.999
160 0.800 8.970 0.996
170 0.890 9.360 0.996
180 1.330 13.600 0.995
190 2.090 19.500 0.994
200 2.810 19.900 0.990
lvlv9.1 + lvjj9.1
150 1.206 25.524 0.999
160 0.759 6.378 0.993
170 0.845 6.655 0.992
180 1.263 9.669 0.992
190 1.984 13.864 0.990
200 2.667 14.149 0.983
ダウンロード

H*WW**l*jj