Risultati di CMS dopo i primi due anni di presa dati ad LHC Andrea Rizzi, Rizzi, INFN e Universita' di Pisa a nome della collaborazione CMS 23 Settembre 2013 1
Sommario Panoramica di 2 anni di presa dati (con qualche dettaglio sui risultati piu' recenti) Misure del Modello Standard e fisica del B Fisica del quark top Scoperta del bosone di Higgs Ricerca di nuova fisica (Susy, exotica, etc..) 2
LHC 2011 e 2012 pile-up e Oltr 2 tico r a 50 li! <pileup> di 21 eventi Efficienza di data taking ~ 93% Efficienza inclusa validazione: ~84% prompt reconstruction ~89% dopo reprocessing 3
Modello Standard e Fisica del B 4
W/Z ad LHC SMP-12-011 Verifica delle predizioni teoriche Misura diretta di fondi per le analisi di scoperta Nuovi vincoli per le PDF (asimmetria mu da W) Misure di efficienza (tag&probe) Candele per provare le tecniche di analisi piu' sofisticate PAS-SMP-12-025 Z pt 5
Multi Boson Studi di produzione di 2 o piu' bosoni vettori (W,Z, gamma) Misure differenziali in stati finali con leptoni (inclusi tau) e/o jets 8TeV diboson SMP-13-001 di-photon pt Verifica delle predizioni del MS Migliorati i limiti per atgc Primi limiti per aqgc SMP-12-006 ZZZ atgc Limite a WVγ SMP-13-005 diboson (also with tau) HIG-13-012 di-boson with Z->bb from Hbb 6
Produzione Zjj elettrodebole Spesso definita VBF Z, anche se ci sono cancellazioni tra VBF e gli altri contributi Analisi 7 TeV accettata da JHEP Rrisultati preliminari analisi 8 TeV σ(fb)=226 ± 26stat ± 35syst 7
Panoramica misure MS 8
Bs mumu 9
Bs mumu Miglior misura di Bs mumu Evidenza oltre 4 sigma (>5 sigma combinando con LHCb) Risultato compatibile con Modello Standard 10
Altri risultati di fisica del B Vita media LambdaB Misure differenziali (angolari e pt) di B0 -> K*0 μ+ μpolarizzazione J/Psi Conferma picco CDF (e nuovo picco) in B+ -> J/Psi Phi K+ 11
Risultati quark Top 12
Panoramica misure top ttbar xsec Massa ttbar xsec Single Top Massa Single Top 13
Elicita' della W da top Misura dell'elicita' della W prodotta nei decadimenti del top arxiv:1308.3879 Produzione ttbar ad LHC non polarizzata Fit delle componenti L,R,0 della polarizzzione dalla distribuzione di cos(theta*) Angolo tra il down-type fermion della W nel sistema di quite della W e la direzione della W nel sistema di quiete del top Nessun segno di accoppiamenti Wtb anomali 14
Misure di massa alternative End-point cinematico Lunghezza decadimento B Dipendenza xsec(mt) 15
Single top: tw! TOP-12-040 Osservazione della produzione tw a CMS Prima osservazione a 6σ!! Selezione eventi: 2 leptoni Esattamente 1 jet tight: centrale(eta<2.4), alto pt(>30), b-tag Categorizzazione in numero di loose jets (jet che non passano la selezione tight, ma hanno pt > 20, eta < 4.9) 16
Nuova fisica dal Top Limiti a FCNC Asimmetria di Carica Asimmetria di carica FCNC TOP-12-037 17
Il bosone di Higgs 18
Panoramica Segnale ben visibile nei canali di scoperta Eccessi compatibili con SM anche per i fermioni Massa: 125.7± 0.3(stat)± 0.3(syst) 19
Higgs in fermioni Aggiornamento di VH(bb), eccesso 2.1σ Significativita' combinata tautau+bb 3.4σ Scan in massa mostrano minimi intorno a 125 GeV (risoluzione > 10 GeV) In linea con predizioni SM H-> tau tau VH, H->bb 20
VBF Hbb Nuovo canale per Hbb: produzione VBF Particolarmente difficile (rispetto ad altri VBF) essendo un canale comlpetamente adronico (fondo QCD) Usa trigger con b-tag e rapidity-gap Classificazione eventi con MVA (senza massa) Fit con template generici (non MC) per il fondo Validazione della tecnica su Z->bb con forward tag 21
H->WW con VBF e VH Ricerca di H->WW nelle produzioni associate VBF: 2 jets VH: con V->jj VH Selezione leptoni simile a H->WW inclusivo VH NB: Anche con la richiesta dei jet aggiuntivi rimane un largo contributo da gluon fusion VBF VBF VBF VBF 22
tth (Hbb e Htautau) Aggiornamento dell'analisi tth con Hbb (pubblicato il paper per 5/fb+5/fb) Categorizzazione in Njets / Ntags Aggiunto stato finale H->tautau 23
tth (H-> gamma gamma) Selezione per tth fully hadronic e semi-leptonic tth Jet e/o leptone in aggiunta ai 2 γ Fit dello spettro con template per fondo e segnale 24
Alta massa H->WW->lnu+1Jet, Boosted W, (utilizzando jet substructures) Anti b-tag, fondo da sidebands di Mw regione controllo per Mw da substructures H->WW regione di segnale H->ZZ->2l2nu W mass H->ZZ H->ZZ H->WW 25
H->invisible Studio di H->invisible in VBF e VH Nessuna evidenza al momento Limiti al BR assumendo sezione d'urto di produzione SM VBF: VH: Z->ll MET Fit della shape di MT Alta MET 2 jets con rapidity gap e alta Mjj Central jet/lepton veto 26
Combinazioni e interpretazioni Misura di spin e parita' da distribuzioni angolari in WW/ZZ e gammagamma I tag dei diversi meccanismi di produzione, e i diversi canali di decadimento permettono la verifica dei vari accoppiamenti In conclusione: possiamo smettere di chiamarlo Higgs like particle e passare semplicemente a Higgs boson 27
Supersimmetria e nuova fisica EXO,SUS,B2G 28
SUSY 29
SUSY Focus degli ultimi 12 mesi su natural susy Terza generazione leggera Stati finali con molti b-jets Limiti per stop ~700 GeV e per i gluini a ~ 1.3 TeV 30
Exotica 31
Exo Highlights Heavy Stable Charged Particles (pubblicata l'analisi con l'intero dataset 2011+2012) Heavy Stable Charged Particles 10.1007/JHEP07(2013) 122 Nessuna deviazione degna di nota Analisi finali del dataset 2012 arriveranno nei prossimi 12 mesi EXO-12-061 EXO-12-059 32
Beyond 2 Generations Limiti per Violazione number barionico in top decay: BNV B2G-12-023 BR_BNV < 0.0016 (mu) 0.0017(e) Limiti per risonanze tt Z'->tt > 2TeV Limiti su produzione vector-like T quark (e.g. little higgs) mt > 700 B2G-12-015 T quark tt resonance B2G-13-001 1309.2030 33
Heavy Ions Il ridge visto nelle 2-particles correlations in pp and PbPb e' stato osservato anche nelle recenti collisioni ppb p Pb Studio del QGP creato attraverso il confronto con pp ` Canali di controllo, non modificati dal mezzo (oggetti non colorati) Canali modificati: oggetti che interagiscono QCD Soppressione in onia in funzione dell'energia di legame come termometro del plasma Controllo con γ,z,w Z vs Npart T JetPt/GammaPt A. Mocsy Eur.Phys.J.C61,2008 34
Conclusioni I primi due anni di presa dati hanno permesso di misurare i processi SM a nuove energie, di cercare nuova fisica fino alla scala del TeV e di osservare per la prima volta il bosone di Higgs Con i dati piu' recenti stiamo misurando l'higgs a 360 gradi, inclusi alcuni canali VBF e tth misurati per la prima volta ad LHC Fisica del top ha raggiunto la precisione di Tevatron e ha la possibilita' di studiare i canali accessibili solo ad LHC (tw) Programma di fisica del B (ed Heavy Ion) competitiva con gli esperimenti dedicati di LHC Programma di ricerche beyond SM limitato solo dall'attuale energia di LHC (siamo pronti per i 13 TeV!) 35
backup 36
Forward e QCD small-x Misure sez. d'urto inels Misure di diffrazione dura σinel [mb] Fotoproduzione di WW 95 90 85 CMS - HF based PYTHIA 8 CMS - Vtx based PYTHIA 8 + MBR ATLAS PHOJET TOTEM ALICE EPOS 1.99 QGSJET 01 PYTHIA 6 QGSJET II-03 80 QGSJET II-04 SIBYLL 2.1 75 70 Diffractive di-jet production 65 60 55 CMS pp s = 7 TeV 50 Proton fractional momentum loss 37
Altre misure di massa Tecniche di misura di massa basata sull'endpoint cinematico sono spesso usate in analisi di SUSY TOP-11-027 Lo stesso si puo' fare per il top, sia per validare le tecniche usate nelle search sia per avere una misura indipendente della massa Nel caso del topo conosciamo le masse delle particelle intermedie e delle particelle nello stato finale, quindi possiamo usare questa informazione nel fit 38
Altre misure di massa L'impulso medio di un b da decadimento del top dipende dalla massa del top TOP-12-030 La lunghezza di decadimento media dei B da top ha quindi una dipendenza dalla massa Misura indiretta massa del top 39
Altre misure di massa(o alpha_s) La sezione d'urto ttbar dipende dalla massa del top (pole mass) e da alpha_s TOP-12-022 Sfruttando le predizioni teoriche piu' accurate si puo' calcolare la massa del top (o alpha_s) fissando alpha_s (o la massa del top) ai valori misurati in altro modo quoted result 40
Massa del top Fit cinematico Vincolo massa W per entrambe le W Vincolo mt1 = mt2 Weighting delle diverse permutazioni con Chi2 del fit 41
Bs mumu combination CMS LHCb 42
Gamma gamma to WW 43
Phi in H->ZZ 44
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