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χ ?
χ ?
A Master Project :Searching for a Supersymmetric Higgs
Boson through displaced Decay Vertices in LHCb
Neal Gueissaz Mars 2007
h0 ?
18.03.07 Neal Gueissaz LPHE Projet de Master 2
L'expérience LHCb
4.3 km
501
75 m
Outer Tracker Vertex Locator
Rich
Trigger TrackerAimant dipolaire
Inner TrackerCalorimètres
Chambres à Muons
Large Hadron Collidercollisions protonproton
7 TeV par faisceau4 exp : ATLAS, CMS, LHCb & Alice
27 km de circonférenceOpérationnel 2007
LHCb est dédié à l'étude de la violation de CP et autres phénomènes rares dans
les désintégrations de mésons B
300mrad
10mrad
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Théorie
0
0
qi
ql
ql
qi q j
qm
qn
qkh0
mh∈[93 ,115] GeVm
~O 10 GeV
mb~O 100 GeV
L. Carpenter, D. Kaplan et E.J. Rhee [1] montrent que les modèles standards supersymétriques minimaux (MSSM) avec ➔ violation du nombre baryonique B (donc de la parité R) et ➔ des masses de gauginos nonunifiées auraient un espace des paramètres suffisamment large dans lequel :
h0 6 quarks
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Le But
Étudier le potentiel de découvrir le Higgs et le neutralino LSP dans l'expérience LHCb. La longueur de désintégration du neutralino pourrait être suffisamment longue pour une désintégration dans le VELO. Cela implique des vertex déplacés qui pourraient être détectés et mesurés dans LHCb, grâce à son excellente résolution de tagging des vertex et capacité d'identification des particules.
où λ'' est la constante de couplage de violation du nombre baryonique.Désintégrations hadroniques rares de mésons B donnent λ''ijkλ''lmn< 102104
λ'' = 103
λ'' = 10−4
λ'' = 105
λ'' = 106
L ~ 100 [µm]L ~ 10 [mm]L ~ 1 [m]L ~ 100 [m]
? LPU ~ 2230 [cm]LVELO ~ 1 [m]LLHCb ~ 20 [m]
Dans ce modèle, le neutralino le plus léger (LSP) se caractérise par une longueur de désintégration non négligeable [2]:
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Cinématique~30% de h0 dans l'acceptance pour mh=114.8 GeV
Nombre total d'événements produits au point d'interaction :
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Système de PileUp Veto et Trigger
εi : fraction des évnts avec i interactions qui passent la chaîne de trigger .
Pas de χ lg. de dés.Lχ dans VELO
Lχ hors du VELOmχ =30 GeVmχ =50 GeV
b bbar évnts génér.
Légèrement plus d'évnts avec double interactions, éliminés facilement à l'aide de méthodes appropriées.
Un nombre suffisant d'évnts de neutralinos passent le niveau de trigger.Aucun changement dans le triggering scheme n'est a priori requis pour
observer ces évnts
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Etude de la Signature Jets
B0 bar
b
bbar
Événement h>b bbar
Évt h>χ χ > 6 jets
Softness et ouverture des χjets
Les 2 χjets
1 χjet
χjets overlap
h0 6
Mh=114 GeV, m=40 GeV, msb=100 GeV
Poids : énergie
Poids : énergie Poids : énergie
Poids : énergie
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Etude de la Signature Jetsh0 6
Un algorithme rapide a été construit pour sélectionner les événements contenant des , basé sur leur longueur de désintégration nonnulle, la séparabilité de leur vertex de désintégration et sur le nombre de traces chargées à chacun de ces vertex. Il requiert également 2 vertex de désintégration de méson B avec au moins une trace chargée de large pT.
B
B
χ
χ
12
3
4
5
D6
IPχB
PV
PV
12
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Reconstruction de m
Mχ=40 GeV
Reconstruction idéale de la masse du χ avec les traces chargées : le bout de la queue pointe en direction de mχ.
Construction d'un algorithme rapide
d'assignation des traces.
Background : mésons B se désintégrant en mésons D, production de Z, W, t tbar et b bbar génériques.
Une trace de SUSY :mχ~40+/5 GeV
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Reconstruction de mh
Une trace de SUSY :mh~115+/5 GeV
Background : mésons B se désintégrant en mésons D, production de Z, W, t tbar et b bbar génériques.
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Conclusion
Si la supersymétrie existait... (selon le modèle de D. Kaplan)
➔Un nombre suffisant d'événements h> dans le détecteur LHCb.➔Aucune modification a priori des triggers.➔Potentiel de sélectionner ces événements à l'aide des vertex déplacés induits, à la haute multiplicté de traces chargées des neutralinos, grâce à l' excellente résolution de tagging des vertex et capacité d'identification des particules du détécteur LHCb➔Trace de la masse du Higgs et du neutralino LSP.Mais difficile...➔Softness, ouverture, superposition des jets issus de neutralinos.
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[1] L. Carpenter, D. Kaplan, E. Rhee, Reduced FineTuning in Supersymmetry with Rparity violation, arXiv:hepph/0607204 v2", 2006.
[2] H. K. Dreiner, G. G. Ross, Nucl. Phys. B 365 597 (1991)
[3] Les photos ont été prises sur le site du CERN, ainsi que de LHCb.
Références
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Back up slides
M=30 GeV M=40 GeV M=50 GeV
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Back up slide
''=103 ''=103 ''=103
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Back up slide
Insight of the combinatorial backgroundImpact parameter distribution of daughter particles decay vertices to their mother decay vertices.
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Back up slide
Single interaction event
Double interaction event
Single interaction event,after 1st peak removal
Double interaction event,after 1st peak removal
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Back up slide
Histogramm of the zcoordinate of the point of closest approach to the beam line for all tracks measured in the VELO for one event. Left : for a single interaction event. Right : for a double interaction event.
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R distrbution of the two in h>. Charged tracks multiplicity distribution of the neutralino