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Prestazioni dell'High Level Trigger di CMS
per il canale H ZZ→ (*) 4→ µ
Daniele TrocinoUniversità e INFN Torino
XCIV Congresso Nazionale SIFGenova, 23 settembre 2008
22/09/08 D. Trocino XCIV Congresso Nazionale SIF 2
Outline
• La ricerca del bosone di Higgs prima di LHC ad LHC
• Il “golden channel” H ZZ→ (*) 4→
• Il Trigger di Alto Livello (HLT) di CMS caratteristiche prestazioni sul canale H ZZ→ (*) 4→
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La ricerca del bosone di Higgs• Particella scalare legata alla rottura spontanea di simmetria elettrodebole
massa dei bosoni W→ ±, Z, massa dei fermioni
• La massa dell'Higgs (mH) è un parametro libero del SM
• Legata ai parametri noti del SM attraverso le correzioni radiative (~ log mH) vincoli a → mH
Limiti teoriciLimiti sperimentali
mH > 114 GeV (ricerca diretta) mH < 185 GeV (fit EW globale)
(95% C.L.)Ricerca dell'Higgs
fino a ~1 TeV
Larghezza Higgs vs mH
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σH = 1 ÷ 10 pb (a seconda di mH) VSσtot ~ 100 mb
A LHC (pp, 14 TeV nel C.M.):
La ricerca dell'Higgs a LHC1 × 1032 cm2 s1 2 × 1033 cm2 s1 (3 yr) ~20 fb→ 1/ yr1 × 1034 cm2 s1 ~100 fb→ 1/ yr
Start up:Low:
High:
• scelta di un canale di decadimento facilmentedistinguibile dal fondo adronico
• sistema di trigger in grado di ridurre il rate didi dati senza perdere eventi di segnale
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Il “golden channel”Soprattutto ad alte masse (mH > 2∙mZ):
• H W→ +W canale di decadimento principale• H ZZ→ ha BR(H WW) 3×BR(H ZZ)→ ≈ →
Ma Z può decadere in 2 leptoni carichi(buona segnatura, buona risoluzione), quindi
H → ZZ 4→ ℓ
“golden channel” per la scoperta dell’Higgs(soprattutto a media/alta massa)
Decadimenti dell’Higgs
Fondi principali:
• ZZ(*) / ** 4→ ℓ
• bb Z / * 4→ ℓ + X
• tt 4→ ℓ + X
[pb]
0.64
13.58
7.27
H × BR(H ZZ 4→ → ℓ) = 1 ÷ 25 fb
Segnale:
( = e, ℓ )
inoltre QCD, Z+jet, W+jet, tt+jet, +jet...
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High Level Trigger di CMS
SoftwareHardware
40MHz Level 1HLT
Level 2 Level 3100KHz 100Hz
OfflineRecon
struction(RECO)
Calorimetri e camere a µ Calorimetri e camere a µ
Tutti i rivelatori
Triggerpaths: successioni di filtri che accettano l’evento se soddisfa determinati criteri di selezione (presenza di una o più particelle nello stato finale, condizioni cinematiche, ecc.).
Per i muoni:• singolo muone
• doppio muone
nonisolatoisolatononisolato(isolato)
Grandezze considerate: impulso trasverso pseudorapidità = ln(tg /2) distanza vertice ricostruitoprimario( numero di hit della traccia )
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Triggerpath dei muoni (startup)
Singolo noiso Doppio noiso Singolo isoLuminosità di startup (1032 cm2s1)
Isolamento: soglia sull'energia dei depositi calorimetrici (L2) o sulla somma dei pT delle tracce (L3) all'interno di un cono d'isolamento
cono d'isolamento: R = ( 2 + 2)1/2 < 0.24 limiti : 0 – 1.6 soglie L2: 5.5 – 3.4 GeV soglie L3: 3.1 – 2.3 GeV
L2 L32,5 2,50 0
Max Dr [cm] 0,02
16 16
3,9 2,2
Max Min n. hits
Min pT [GeV]
NspT
L2 L32,5 2,50 0
Max Dr [cm] 0,02
3 3
3,9 2,2
Max Min n. hits
Min pT [GeV]
NspT
L2 L32,5 2,50 0
Max Dr [cm] 0,02
12 12
3,9 2,2
Max Min n. hits
Min pT [GeV]
NspT
pT, REC + NpT∙pT > Min pT
→ E nei calorimetri → pT nel tracker
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Efficienza di trigger:segnale
• I singoli path hanno efficienza sempre superiore a 97.5%• Il trigger completo (OR logico dei tre path) ha efficienza sempre superiore a 99%
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Efficienza di trigger:gli altri canali e i fondi
• Canali con muoni nello stato finale (4, 22e) efficienza più alta, trigger → più performanti
• Rate rimanente di fondo (luminosità di startup 1032 cm2s1): ~ 10 Hz (soprattutto QCD)
Altri triggerpath usati: singolo/doppio elettrone nonisolato/isolato
tt
Zbb
ZZ
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SkimmingNecessità ridurre il volume di dati
in uscita dall'HLT per l'analisi• 2 leptoni con pT > 10 GeV• 1 leptone con pT > 5 GeV
→ skimming:
Eventi di fondo rimanenti: ~1.5∙107 eventi/fb1 → ~10 TB/fb1
tt
Zbb
ZZ
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Conclusioni
• La combinazione di trigger scelta per la selezione degli eventi di Higgs non intacca sostanzialmente il segnale H ZZ→ (*) 4→ ➢ efficienza HLT > 99.5% (> 98% per 22e, > 95% per 4e)
● La fase di skimming riduce il segnale in misura accettabile➢ efficienza HLT+skim > 96% (> 90% per 22e, > 82% per 4e)
● I fondi principali➢ sono ridotti dal trigger ad un rate accettabile per il readout
(~10 Hz)➢ sono ridotti dallo skimming ad un volume “maneggiabile” per la
successiva analisi (~10 TB/fb1)
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Massa invariante dei 4 ( “massa dell'Higgs”)→
Verso la scoperta dell'Higgs...
Dopo lo skimming
(solo fondi principali)
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Verso la scoperta dell'Higgs...
Massa invariante dei 4 ( “massa dell'Higgs”)→
Dopo la selezione