Оценка возможности обнаружения – резонансов в условиях эксперимента ATLAS презентация

Е.В. Тоноян А.Н.

пару :

Например, в рамках Стандартной модели – бозон Хиггса

Но т.к. при МН=500 ГэВ его =63 ГэВ, а вероятность
канала Н→ ~17% не видно над фоном

Z' - бозона

(аналогичен СМ Z0 бозону, но с большей массой)

Данная модель по “умолчанию” используется
в генераторе событий PYTHIA

–

“технипионы”, благодаря

которым, по аналогии с

механизмом бозона

Хиггса, калибровочные

бозоны слабого

взаимодействия Z0 и

W± приобретают массу.

Дифференциальное сечение “технипиона” в зависимости от массы

универсальный детектор, который должен быть введен в строй в 2007 году.

Будет проводиться на протон-протонном ускорителе на встречных пучках LHC с = 14 ТэВ и спроектированной светимостью 10 фмбарн-1 при низкой светимости и 100 фмбарн-1 при высокой.

Расположен на глубине ~100м. Длина ~ 25 м. и радиус ~ 11 м.

Максимальный интервал псевдобыстрот регистрации

установки ATLAS резонансов c различными массами и ширинами, распадающимися на топ-антитоп пару на основе быстрого моделирования данных.

Методика выполнения

Рассматривалась и оценивалась статистика фоновых и резонансных событий за 1 год работы LHC при низкой светимости (10 фмбарн-1).

Для выполнения поставленной задачи необходимо было:

выделить канал распада топ-антитоп пары

учесть и оценить все возможные в рамках Стандартной Модели
фоны
       
выработать критерии отбора выбранного канала

оценить минимальное сечение рождения резонанса дающее статистическую значимость ~ 5σ

распадается по лептонному каналу (t->b+l+ν), а другой – по адронному (t->b+jj).

вероятность такого канала ~ 30 %

отношение сигнала к шуму ~65

R

) σ ~ 833 пкбарна (8000000 событий в год)

2. σ ~ от 3.4 до 7800 пкбарн (~80 млн. соб. в год)

3.
σ ~ 0.4 пкбарна (4000 событий в год)

Рассматриваемый фон

(e,μ) с поперечным импульсом

Ннедостающий поперечный импульс в событии

Ччетыре (две ) струи с поперечным импульсом с псевдобыстротой .

После применения этих критериев отношение фона 1-го типа к фону 2-го типа становиться ~ 65, а количество событий от фона третьего типа уменьшается с 4000 до 30 в год!!!

М(Z’t)=500 ГэВ и =14 ГэВ

Инв. массы струйного(слева) и лептонного(справа) топ-кварков.

Инв. масса Z’t резонанса (есть сдвиг)

и проектируемой энергетической и
позиционной разрешающей способности детекторов.

200000 событий за ~24 ч.

Быстрое моделирование пакетом AtlFast
(версия 7.0.2)

Инв. массы струйного(вверху) и лептонного(внизу) топ-кварков.

Учтена энергия нейтрино!

pz для нейтрино позволит учесть его энергию

Чтобы оценить сечения, необходимо определить функцию суммарного распределения резонанса и фона

Для этого предположили, что:

Фон имеет экспоненциальную функцию распределения

Резонанс имеет форму распределения Гаусса

Фитирование по наименьшему

Г (Z’t бозон) =48.5 ГэВ

(сплошная-h10) и

Г (техни-η)=238 ГэВ

(пунктир-h8)…

…а также резонансы с массой

2000 ГэВ (рис. справа)

и полушириной генерации

Г (техни-η) =4.9 ГэВ

(сплошная-h10) и

Г (техни-η)=324 ГэВ

(пунктир-h8).

ГэВ)

Техни-η М=2000 ГэВ (Г =4.9 ГэВ)

Техни-η М=2000 ГэВ (Г =324 ГэВ)

ТэВ, при изменении Г в ~5 раз от 48.5 до 238 ГэВ, сечение изменяется в 3 раза, от 4.2 до 12.5 пкбарн;
Для резонансов массой 2 ТэВ, при изменении полуширины в ~65 раз от 4.9 до 324 ГэВ, сечение изменяется в 2 раза, от 2.5 до 4.8 пкбарн;

Из рассмотренных резонансов реальный потенциал обнаружения имеют только техни-η, теоретическое сечение которых в несколько раз превышает минимально необходимое сечение для достижения статистической значимости ~5σ;

Выводы