Αναζήτηση νέας Φυσικής σε τελικές καταστάσεις δύο αδρονικών πιδάκων στον ανιχνευτή CMS με συγκρούσεις πρωτονίων σε s = 7 TeV

Transcript

1 Αναζήτηση νέας Φυσικής σε τελικές καταστάσεις δύο αδρονικών πιδάκων στον ανιχνευτή CMS με συγκρούσεις πρωτονίων σε s = 7 ev Fermilab Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών Νοεμβρίου 0

2 Περίγραμμα Ο ανιχνευτής CMS Ανακατασκευή και βαθμονόμηση αδρονικών πιδάκων Αναζήτηση παρτονικών συντονισμών και νέων σωματιδίων στο φάσμα της αναλλοίωτης μάζας δι-πιδάκων Αναζήτηση αλληλεπίδρασης επαφής μεταξύ των quark με τη βοήθεια της γωνιακής κατανομής των δι-πιδάκων Σύνοψη ΣΕΜΦΕ, //0

3 Κίνητρα Μελέτη της τελικής κατάστασης με τουλάχιστον δύο πίδακες, χρησιμοποιώντας το φάσμα της αναλλοίωτης μάζας και την κεντρικότητα της γωνιακής κατανομής των δι-πιδάκων Τα ανωτέρω παρατηρήσιμα μεγέθη, ελέγχουν τις προβλέψεις της QCD και ταυτόχρονα αποτελούν ευαίσθητα εργαλεία για την αναζήτηση νέας Φυσικής q,g q,g QCD q,g q,g q,g Έλεγχος QCD φάσμα αναλλοίωτης μάζας: ρυθμός παραγωγής κεντρικότητα: γωνιακή κατανομή Dijet Resonance q,g q,g X q,g q,g Contact Interaction q q ~ Λ q q Συντονισμοί-νέα σωμάτια διασπώμενα σε δι-πίδακες φάσμα αναλλοίωτης μάζας: μέγιστη ευαισθησία κεντρικότητα: επιβεβαίωση ενός σήματος νέας Φυσικής Αλληλεπίδραση επαφής μεταξύ των quarks ως έκφανση εσωτερικής δομής κεντρικότητα: μέγιστη ευαισθησία (λαμβάνοντας υπόψιν τις πειραματικές αβεβαιότητες) ΣΕΜΦΕ, //0 3

4 Το Επιταχυντικό Συγκρότημα του CERN CMS ALICE LHCb ALAS ΣΕΜΦΕ, //0 4

5 Ο Ανιχνευτής CMS 5 ΣΕΜΦΕ, //0 5

6 0: Συγκρούσεις Πρωτονίων στο CMS Τα δεδομένα της παρούσας μελέτης 3 pb ΣΕΜΦΕ, //0 6

7 Ορισμοί η=0.0 η=.3 Barrel θ Endcap η=3.0 Forward Ψεύδο-ωκύτητα Ωκύτητα Αναλλοίωτη μάζα δι-πιδάκων η = ln p + pz p p z M ij = y = ln E + pz (E i + E j ) E p z = ln tan Pi + P j θ ΣΕΜΦΕ, //0 7

8 Ι. Αδρονικοί Πίδακες στο CMS ΣΕΜΦΕ, //0 8

9 Αδρονικός Πίδακας (Jet) Non perturbative QCD objects: Ανιχνευτής Jet Level Perturbative QCD CMS to Hadronization Parton showering R ch from Οι αδρονικοί πίδακες (jets) αποτελούν την πειραματική υπογραφή των quarks και των gluons Hard parton scattering (determined by matrix QCD element and proton PDF) ΣΕΜΦΕ, //0 9

10 Ο Αλγόριθμος Ομαδοποίησης Anti-k ! 3! 3 Αλγόριθμος ομαδοποίησης = μαθηματική διαδικασία σύνθεσης 4-ανυσμάτων που υπολογίζει με σαφή τρόπο τις ιδιότητες των πιδάκων 0 y y [GeV] SISCone, R=, f=0.75 t Κύριος p αλγόριθμος στα πειράματα CMS και 5 ALAS 0 5 Αλγόριθμος διαδοχικού ανασυνδυασμού 5 συγχώνευση 4-ανυσμάτων με βάση την 6 0 σταθμισμένη απόσταση στο επίπεδο y-φ 5 ο αλγόριθμος τερματίζεται όταν η 4 σταθμισμένη απόσταση μεταξύ των 4-! 3 ανυσμάτων είναι μεγαλύτερη από την μετρική παράμετρο R (τάξης μεγέθους ~) Ομαδοποίηση γύρω από το 4-άνυσμα με τη 0 y μεγαλύτερη εγκάρσια ορμή παραγωγή πιδάκων με καλώς καθορισμένο, κυκλικό σχήμα Υπέρυθρη και συγγραμμική ασφάλεια αλγόριθμος κατάλληλος για θεωρητικούς υπολογισμούς y ΣΕΜΦΕ, //0 degree of regularity (or not) of the Κωνσταντίνος boundaries Κουσουρής of the resulting jets and their extents in the p t [GeV] ! anti-k t, R= Figure 7: Asampleparton-levelevent(generated withherwig[]),together with many random soft ghosts, clustered with four different jet algorithms, d ij illustrating =min pthe i,p active j catchment R areas of the resulting hard jets (cf. section 4.4). For k t and Cam/Aachen d the detailed shapes are ib = p i in part determined by the specific set of ghosts used, and change when the ghosts are modified. R ij R ij =(y i y j ) +(φ i φ j )

11 Καλοριμετρικοί Αδρονικοί Πίδακες Calorimeter tower: ECAL crystals + HCAL segments Οι πίδακες ανακατασκευάζονται από ενεργειακές εναποθέσεις στο καλοριμετρικό σύστημα του CMS οι βασικές καλοριμετρικές μονάδες είναι οι προβολικοί πύργοι που συνδυάζουν τα σήματα από το ηλεκτρομαγνητικό και το αδρονικό καλορίμετρο Τα 4-ανύσματα των καλοριμετρικών πύργων συνδυάζονται από τον αλγόριθμο Anti-k με μετρική παράμετρο R=0.7 ΣΕΜΦΕ, //0

12 Βαθμονόμηση Αδρονικών Πιδάκων (Ι) Μεγαλύτερη αβεβαιότητα στη μέτρηση των πιδάκων: ενεργειακή βαθμονόμηση μεταβαλλόμενη σωματιδιακή σύνθεση πολύπλοκη και μη γραμμική αλληλεπίδραση των αδρονίων με την ύλη Βαθμονόμηση αδρονικών πιδάκων στο CMS: συσχετίζει κατά μέσον όρο την ανακατασκευασμένη ενέργεια με την ενέργεια των σταθερών σωματιδίων που προκύπτουν από την αδρονοποίηση αρχική βαθμονόμηση με βάση την προσομοίωση μικρή συμπληρωματική διόρθωση χρησιμοποιώντας επιτόπου μετρήσεις p C(η, p raw )=C abs C rel (η) C MC (η, p raw ) ΣΕΜΦΕ, //0

13 Βαθμονόμηση Αδρονικών Πιδάκων (ΙΙ) Σχετική (vs η) ενεργειακή κλίμακα χρησιμοποιώντας την αρχή διατήρησης της εγκάρσιας ορμής σε γεγονότα με ακριβώς αδρονικούς πίδακες ΣΕΜΦΕ, //0 <Rel. Response Data/Simulation> Data / MC. 0.9 CMS Preliminary s = 7 ev anti-k R = 0.5 Calorimeter jets Data Data+Residual Uncertainty (p = 0 GeV) CMS preliminary,.9 pb s = 7 ev MC scaled for FSR and QCD bkg p balance MPF " anti-k 0.5 PF / NDF = 4. / ! p (GeV) Απόλυτη (vs p) ενεργειακή κλίμακα χρησιμοποιώντας την αρχή διατήρησης της εγκάρσιας ορμής σε γεγονότα με ένα φωτόνιο και έναν αδρονικό πίδακα 3

14 Βαθμονόμηση Αδρονικών Πιδάκων (ΙΙΙ) Jet Energy Correction Factor Calorimeter jets Jet-Plus-rack jets Particle Flow jets CMS Preliminary s = 7 ev anti-k R = 0.5 = 50 GeV p Jet Energy Correction Factor CMS Preliminary Calorimeter jets Jet-Plus-rack jets Particle Flow jets s = 7 ev anti-k R = 0.5 = Jet Jet p (GeV) Ο παράγοντας βαθμονόμησης της ενέργειας των καλοριμετρικών πιδάκων κυμαίνεται από ~ (p = 50 GeV) έως ~. (p = ev) το CMS διαθέτει πιο πολύπλοκους τρόπους ανακατασκευής αδρονικών πιδάκων, χρησιμοποιώντας όλα τα ανιχνευτικά συστήματα (jet-plus-tracks, particle flow), που απαιτούν πολύ μικρότερη διόρθωση και έχουν καλύτερη διακριτική ικανότητα 0.8 Η αβεβαιότητα της ενεργειακής βαθμονόμησης κυμαίνεται μεταξύ 3-6% μετά από μόλις λίγους μήνες λειτουργίας: σημαντικό επίτευγμα για ανιχνευτή αδρονικών συγκρούσεων ΣΕΜΦΕ, //0 4

15 data-driven method of dijet asymmetry reproduce the M for all types of jets within a % deviation. Ενεργειακή Διακριτική Ικανότητα s=7 ev CMS Simulation s=7 ev L=73 nb CMS preliminary s= > > ) / > ) / > ) / - ) / <p!(p ΣΕΜΦΕ, //0 (p p [GeV] p [GeV] πιδάκων, με βάση την (Anti-k προσομοίωση, R=0.5) κυμαίνεται από ~8% (Anti-k (p R=0.5) = 50 GeV) > ) / > ) / CMS s=7 Simulation ev L=73 nb Η σχετική ενεργειακή διακριτική ικανότητα των καλοριμετρικών έως ~4% (p = ev) 4 < " < 4.5 διακριτική ικανότητα είναι ~% χειρότερη (δηλαδή ~0% σε p = 50 GeV) > ) / <p ) / <p!(p (p 0. CaloJets [%] (data-mc) data CMS PFJets (Anti-k 0 < " <.4 Asymm Asymm 5

16 ΙΙ. Αναζήτηση Συντονισμών ΣΕΜΦΕ, //0 6

17 Πειραματική Τεχνική Μέτρηση της ενεργούς διατομής παραγωγής δι-πιδάκων συναρτήσει της αναλλοίωτης μάζας. Σύγκριση με την πρόβλεψη της προσομοίωσης προκειμένου να ελεγθεί η γενικότερη συμφωνία. Προσαρμογή ομαλής συνάρτησης στο μετρούμενο φάσμα και συστηματική αναζήτη συντονισμών με τη μορφή στατιστικά σημαντικών αποκλίσεων από την ομαλή συνάρτηση. Αν δεν υπάρχει σημαντική απόκλιση, εύρεση γενικών άνω ορίων της ενεργούς διατομής παρτονικών συντονισμών (quarkquark, quark-gluon, gluon-gluon) και σύγκριση με συγκεκριμένα μοντέλα για την εύρεση ορίων μάζας αυτών. ΣΕΜΦΕ, //0 7

18 Παραδείγματα Συντονισμών.4 Summary of Experimental echnique Διάφορα θεωρητικά μοντέλα, προβλέπουν συντονισμούς παρτονίων ή νέα σωματίδια που διασπώνται σε αδρονικούς πίδακες: Axigluons Colorons Excited Quarks E6 Diquarks Randal-Sundrum Gravitons and require antiquarks New vector for their bosons production(q (Zʼ, Wʼ) Πρόσφατη εξέλιξη: συντονισμοί χορδών Διεγέρσεις Regge quarks και gluons Πολύ μεγαλύτερη ενεργή διατομή σε σχέση Phys. Rev. Lett., 4803 (008) με τα μοντέλα διεγερμένων quark κατά έναν παράγοντα ~5 (λόγω περισσότερων βαθμών nance model ελευθερίας is discused in detail χρώματος, in Appendix A. σπιν και χειραλικότητας) and decay [6]. Excited states of composite quarks [8] are strongly produced giving large sections (qg q ). Axigluons [9] or colorons [] from an additional color interaction ar strongly produced, but require an antiquark in the initial state (q q A or C) slightly r ing the cross section compared to excited quarks. Diquarks [] from superstring-inspir grand unified models are produced with electromagnetic coupling from the valence qua the proton (ud D). he cross section for E 6 diquarks at high mass is the largest of a models considered, because at high parton momentum the probability of finding a qua the proton is significantly larger than the probability of finding a gluon or antiquark. Ra Sundrum gravitons [], with coupling k/m PL = 0., from a model of large extra dimen are produced from gluons or quark-antiquark pairs in the initial state (q q, gg G). Hea bosons [3] inspired by left-right symmetric grand unified models have electroweak coup q W ), giving small cross sections. H Z bosons [3] inspired by grand-unified models are widely anticipated by theorists, bu are electroweakly produced, and require an antiquark in the initial state(q q Z ), so production cross section is around the lowest of the models considered. he model wit largest cross section is a recent model of string resonances, Regge excitations of the q and gluons in open string theory, which includes resonances in three parton-parton cha (predominantly qg at LHC but also some q q and gg) with multiple spin states and qua numbers [4, 5]. able summarizes some properties of these models, and the string Model Name X Color J P Γ/(M) Chan FIG. : Left Οι συντονισμοί panel: dσ/dm (units χορδών of fb/gev) vs. M Excited (ev) Quark is plottedq* forriplet the case/ of + SM QCD0.0 qg background (dashed line) and (first resonance) string signal E 6 Diquark +background(solidline). D riplet 0 + hedotdashed lines indicate the different contributions to the string Axigluon signal (gga gg, Octet gg q q, + qg qg, 0.05 q q qq μπορούν να εμφανίσουν θεαματική υπογραφή στο Coloron C Octet and q q gg). Right panel: pp dijet signal-to-noise ratio for three integrated luminosities q q For RS Graviton comparison, we also show the signal-to-noise of pp γ +jet, forκ G Singlet q q, gg φάσμα της αναλλοίωτης μάζας Heavy W W 0.0, Singlet see Ref. []. 0.0 q q Heavy Z Z Singlet 0.0 q q String S mixed mixed qg, q q, gg (S/N = 59/36 > 3). he bottom curve, corresponding to data collected in a very early run of 0 pb able : Properties of Some Resonance Models, shows that a resonant mass as large as 4.0 ev can be observed with ΣΕΜΦΕ, //0 8

19 Ιδιότητες Γωνιακής Κατανομής CM frame p Jet Jet θ* p dn / d cos * Η QCD κυριαρχείται από σκέδαση σε μικρές γωνίες (t-channel, σκέδαση Rutherford) cos θ = tanh( y) tanh( η) Dijet Angular Distributions from Resonances and QCD t-channel (QCD) Spin / qg (q*) Spin qq (Z ) Spin qq,gg (G) Περιοχή αναζήτησης συντονισμών Οι συντονισμοί διασπώνται περισσότερο συμμετρικά (s-channel) σε μεγάλες γωνίες σκέδασης υπάρχει μεγαλύτερη ευαισθησία για την αναζήτηση νέας Φυσικής η <.3 cos * ΣΕΜΦΕ, //0 9

20 Τοπολογικές Ιδιότητες Δι-πιδάκων Events CMS Preliminary 836nb s = 7 ev M > 0 GeV η <.5, Δη <.3 Events CMS Preliminary 836nb s = 7 ev M > 0 GeV η <.5, Δη < E / E Δ φ Η τοπολογία των δι-πιδάκων προβλέπει ότι τα γεγονότα είναι ισορροπημένα στο εγκάρσιο επίπεδο, λόγω διατήρισης της εγκάρσιας ορμής. Τα γεγονότα εμφανίζουν μικρή εγκάρσια ελλείπουσα ενέργεια εξαιτίας της πεπερασμένης ενεργειακής διακριτικής ικανότητας γεγονότα που οφείλονται σε μη φυσικά υπόβαθρα, θα εμφανίζονταν στην περιοχή ME/SumE ~. Οι πίδακες εμφανίζονται αντιπαράλληλα στο εγκάρσιο επίπεδο ΣΕΜΦΕ, //0 0

21 Χαρακτηριστικός Δι-πίδακας ΣΕΜΦΕ, //0

22 / ndf 3.33 / 3 Prob 0.40 p0.609e-06 ± 5.398e-08 p ± p ± p ± Το Φάσμα της Αναλλοίωτης Μάζας d /dm (pb/gev) q* (0.5 ev) ΣΕΜΦΕ, //0 CMS Data (.9 pb ) Fit % JES Uncertainty QCD Pythia + CMS Simulation Excited Quark String s = 7 ev S ( ev) q* (.5 ev) <.5 & <.3 S ( ev) Dijet Mass (GeV) rigger Efficiency M jj =0 GeV CMS Preliminary L=836 nb s = 7 ev anti-k R = 0.7 CaloJets Dijet Mass (GeV) Τα γεγονότα συνελέγησαν με σκανδαλιστή ενός πίδακα, κατωφλίου 50 GeV μη διορθωμένης εγκάρσιας ενέργειας το φάσμα μετράται στην περιοχή μαζών όπου ο σκανδαλιστής είναι πλήρως αποδοτικός Το φάσμα της μάζας όταν αμφότεροι οι πίδακες βρίσκονται στην περιοχή η, η <.5 με η-η<.3 εκτείνεται έως. ev για συνολική φωτεινότητα.9 pb Τα δεδομένα βρίσκονται σε καλή συμφωνία με την προσομοίωση

23 / ndf 3.33 / 3 Prob 0.40 p0.609e-06 ± 5.398e-08 p ± p ± p ± Προσαρμογή Ομαλής Συνάρτησης Graph d /dm (pb/gev) 4 3 CMS Data (.9 pb ) Fit % JES Uncertainty QCD Pythia + CMS Simulation Excited Quark String s = 7 ev <.5 & <.3 Data / Fit S ( ev) S ( ev) q* (0.5 ev) S ( ev) q* (0.5 ev) q* (.5 ev) S ( ev) q* (.5 ev) Dijet Mass (GeV) CMS Data (.9 pb ) s = 7 ev η <.5 & Δη < Dijet Mass (GeV) dσ dm = P P 0 ( m/ s) (m/ s) P +P 3 ln(m/ s) Καλή προσαρμογή στα δεδομένα με συνάρτηση 4 παραμέτρων (χ /ndf = 3/3) δεν παρατηρείται σημαντική απόκλιση από την ομαλή προσαρμογή Οι συντονισμοί χορδών έχουν τη μεγαλύτερη ενεργό διατομή και επομένως τη μεγαλύτερη πιθανότητα ανακάλυψης ΣΕΜΦΕ, //0 3

24 Κατανομές Συντονισμών q* Resonance Shape Probability CMS Simulation M Res Gluon-Gluon Quark-Gluon Quark-Quark =. ev <.5 & <.3 FSR Dijet Mass (GeV) Μετατόπιση εξαιτίας χειρότερης ενεργειακής απόκρισης των πιδάκων που προέρχονται από gluons Οι κατανομές των συντονισμών παράγονται με τη βοήθεια της πλήρους προσομοίωσης (PYHIA + CMS simulation) Θεωρούμε τους 3 γενικούς τύπους παρτονικών συντονισμών (qq,qg,gg), οι οποίοι έχουν διαφορετικές κατανομές, εξαιτίας κυρίως της ακτινοβολίας τελικής κατάστασης (FSR). το εύρος των συντονισμών αυξάνει καθώς αυξάνεται ο αριθμός των gluons στην τελική κατάσταση (τα gluons εκπέμπουν περισσότερη ακτινοβολίας απʼ ότι τα quarks). Η διακριτική ικανότητα για συντονισμούς qg κυμαίνεται από % σε μάζα 0.5 ev έως 6% σε μάζα.5 ev Αναζητούμε συντονισμούς στα δεδομένα, αυτών των 3 γενικών τύπων. ΣΕΜΦΕ, //0 4

25 Άνω Όρια Ενεργών Διατομών Graph BR A (pb) 5 CMS Data (.9 pb ) s = 7 ev <.5 & <.3 95% CL Upper Limit Gluon-Gluon Quark-Gluon Quark-Quark Resonance Models String Excited Quark Axigluon/Coloron E 6 Diquark W Z RS Graviton Resonance Mass (GeV) Γενικά, άνω όρια ενεργών διατομών για συντονισμούς quark-quark, quark-gluon και gluon-gluon τα γενικά άνω όρια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για σύγκριση με οποιοδήποτε θεωρητικό μοντέλο Τα άνω όρια συγκρίνονται ενδεικτικά με τις προβλέψεις 7 θεωρητικών μοντέλων Αποκλείονται διεγερμένα quarks (συντονισμός qg) μάζας M <.58 ev Αποκλείονται συντονισμοί χορδών μάζας M<.5 ev οι συντονισμοί χορδών διασπώνται κυρίως σε qg (75%) λαμβάνονται υπόψιν επίσης οι πιθανότητες διάσπασης σε gg (%) και qqbar (3%) ΣΕΜΦΕ, //0 5

26 Σύνοψη Αποτελεσμάτων Μοντέλο Συντονισμού Διάστημα Αποκλεισμού CMS (ev) Δημοσιευμένα Διαστήματα Αποκλεισμού (ev) Συντονισμοί Χορδών (75% qg, 3% qqbar, % gg) Διεγερμένο quark (qg) [0.50,.50] - [0.50,.58] [0.40,.6] (ALAS) Axigluons/Colorons (qqbar) [0.50,.7], [.47,.5] [0.,.5] (CDF) E6 Di-quark (qq) [0.50, 0.58], [0.97,.08], [.45,.60] [0.9, 0.63] (CDF) ΣΕΜΦΕ, //0 6

27 ΙΙI. Αναζήτηση Δομής στα Quark ΣΕΜΦΕ, //0 7

28 Quarks με Εσωτερική Δομή εσωτερική δομή σε χωρική κλίμακα /Λ αλληλεπιδράσεις που αποκλίνουν από την σημειακή συμπεριφορά εμφάνιση αλληλεπίδρασης επαφής σε ενέργειες << Λ επιπλέον όροι στην Lagrangian με σταθερά σύζευξης ~/Λ απλούστερο μοντέλο: L qq = ± π Λ ( q Lγ µ q L )( q L γ µ q L ) κοινό χαρακτηριστικό όλων των μοντέλων εσωτερικής δομής: αυξημένη πιθανότητα σκέδασης σε μεγάλες γωνίες πειραματική υπογραφή: αύξηση του αριθμού πιδάκων στην κεντρική περιοχή του ανιχνευτή q q q q q ~ Λ q ŝ << Λ q ~ Λ q ΣΕΜΦΕ, //0 8

29 Κεντρικότητα R = N( η < 0.7) N(0.7 < η <.3) η= Jet z N(! <0.7)/N(0.7<! <.3).6 QCD Contact Interaction.4 (" =,.5, 3 ev) Excited Quark (M=0.5,0.7,. ev) Jet Jet Jet Jet z 0. 0 Cartoon: no data Ποσοτικοποίηση της κεντρικότητας της γωνιακής κατανομής των δι-πιδάκων. προσεγγιστικά σταθερός για την QCD αυξάνεται σε μεγάλες μάζες υπό την παρουσία αλληλεπίδρασης επαφής ευαισθησία σε συντονισμούς Η ανάλυση της γωνιακής κατανομής είναι συμπληρωματική της φασματικής ανάλυσης Η κεντρικότητα χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της θεωρίας αλλά και για την αναζήτηση νέας Φυσικής ΣΕΜΦΕ, //0 9

30 Σύγκριση με την QCD R! CMS s = 7 ev.9 pb Data NLO NLO+Non-Pert. Correction NLO Uncertainty PYHIA6 Ratio (b) Τα δεδομένα συγκρίνονται με τη θεωρία Μικρότερη ευαισθησία σε σημαντικές πειραματικές αβεβαιότηες (βαθμονόμηση, φωτεινότητα) Η αβεβαιότητα της θεωρητικής πρόβλεψης κυριαρχείται από την αβεβαιότητα στην κλιμακα παραγοντοποίησης/επανακανονικοποίησης και από τις μη διαταρρακτικές διορθώσεις Τα δεδομένα βρίσκονται σε ικανοποιητική συμφωνία με τη θεωρία Dijet Mass (GeV) Events CMS s = 7 ev.9 pb!"!< <!"!<.3 (a) Event Yield Dijet Mass (GeV) ΣΕΜΦΕ, //0 30

31 Όρια Εσωτερικής Δομής R! CMS s = 7 ev.9 pb Data Null Hypothesis Syst. Uncertainty " = 3 ev " = 4 ev Dijet Mass (GeV) R LL CMS s = 7 ev.9 pb Limit:! > 4.0 ev Data 95% CL s SM SM ± " SM ± " ! (GeV) Η κεντρικότητα είναι κατά προσέγγιση σταθερή: δεν υπάρχουν ίχνη νέας Φυσικής Αποκλείεται αλληλεπίδραση επαφής σε κλίμακα Λ < 4 ev. σημαντική στατιστική διακύμανση σε μεγάλες μάζες (αναμενόμενο όριο:.9 ev) επέκταση του δημοσιευμένου ορίου (Λ < 3.4 ev, ALAS) ΣΕΜΦΕ, //0 3

32 Σύνοψη Παρουσιάστηκε η μελέτη τελικών καταστάσεων δι-πιδάκων με δεδομένα του πειράματος CMS, από συγκρούσεις πρωτονίων σε ενέργεια κέντρου μάζας 7 ev, συνολικής φωτεινότητας.9 pb. Η ανάλυση των αποτελεσμάτων έγινε με τη βοήθεια δύο συμπληρωματικών μεγεθών: το φάσμα της αναλλοίωτης μάζας και την κεντρικότητα της γωνιακής κατανομής. Σκοπός της μελέτης ήταν κατʼ αρχήν ο έλεγχος των θεωρητικών προβλέψεων αλλά κυρίως η αναζήτηση νέας Φυσικής. η αυξημένη ενέργεια κέντρου μάζας στο LHC επιτρέπει την εξερεύνηση μίας νέας κινηματικής περιοχής για πρώτη φορά Από τα μέχρι τώρα δεδομένα δεν προκύπτει κάποιο ίχνος νέας Φυσικής Θέσαμε άνω όρια διαφόρων διεργασιών που ξεπερνούν τα ήδη δημοσιευμένα: γενικά άνω όρια ενεργών διατομών παρτονικών συντονισμών αποκλείονται συντονισμοί χορδών με μάζα Μ <.50 ev αποκλείονται διεγερμένα quarks με μάζα M <.58 ev αποκλείεται αλληλεπίδραση επαφής των quarks σε κλίμακα Λ < 4 ev ΣΕΜΦΕ, //0 3

33 Αναφορές () Search for Dijet Resonances in 7 ev pp Collisions at CMS, Phys. Rev. Lett. 5, 80 (0) () Search for Quark Compositeness with the Dijet Centrality Ratio in pp Collisions at s = 7 ev, arxiv:.4439v [hep-ex] (accepted by Phys. Rev. Lett.) (3) Search for Dijet Resonances in the Dijet Mass Distribution in pp Collisions at sqrt(s)=7 ev, Physics Analysis Summary: EXO--0 (4) Jet Energy Corrections determination at sqrt{s}=7 ev, Physics Analysis Summary: JME--0 ΣΕΜΦΕ, //0 33

34 Αποτελέσματα από το evatron )] [pb/(gev/c d! / dm jj GeV/c (a) 500 GeV/c 700 GeV/c CDF Run II Data (.3 fb ) Fit Excited quark ( f = f = f s = ) 900 GeV/c 0 GeV/c A (pb) B σ A (pb) B σ 3 (a) (b) 95% C.L. limits W 95% C.L. limits Z (Data - Fit) / Fit (b) m jj [GeV/c Phys. Rev. D79 00 (009) CDF Collaboration ] A (pb) B σ A (pb) B σ - (c) (d) ] 95% C.L. limits RS graviton ρ Mass [GeV/c 95% C.L. limits * q Axigluon/Coloron E 6 diquark ΣΕΜΦΕ, //0 34

35 MC09 [7] MRS007 [5].6 MC09 a CEQ6L [37].0 Αποτελέσματα από το ALAS Perugia0 [39] CEQ5L [38]. a he MC09 tune is identical to MC09 except for the pythia [4] parameter PARP(8 Events 4 Data Fit q*(500) 3 s = 7 ev Expected 95% CL upper limit Expected limit 68% and 95% bands q*(800) integrated luminosity was estimated to be ±% We acknow [ q*(00)! L dt = 35 nb he JER # L dt = 35 nb Yerevan Phy 3 uncertainty was treated s = 7 evas uniformaustralia; in p B η jet Forschung, A with a value of ±4% on the fractional p reso tion of each Azerbaijan; jet [36]. he effects of JES, gies backgro of the Brazil; NSER fit, integrated luminosity, and JER were incorpora ICY, Chile as nuisance parameters into the likelihood bia; function Ministry Czech Repub Eqn. and then marginalized by numerically integrat Resonance Mass [GeV] Czech Repub the product of this modified likelihood, the theprior Czech in R.5 ence Researc and the priors corresponding to the nuisance ALAS European parame Co FIG.. he 95% CL upper limit on σ A as a function of to arrive dijet resonance at a modified mass (black filled posterior circles). he probability black dotted distribut raining Net curve 0.0shows " Ldt=3. the expected In the course of applying pb, s=7 95% ev CL upper limit and the light France; Geor and dark yellow shaded bands represent this convolution the 68% and 95% technique, HGF and M - JER credibility was found intervals QCD toof the Prediction make expected a negligible limit, respectively. contribution he Religion, to thr dashed curves represent excited-quark σ A predictions for RAS II and overall different.5 systematic MCheoretical tunes, each uncertainty. using Uncertainties a different PDF set. and Benoziyo jj Reconstructed m [GeV] otal Systematics CNRS, Mo Figure depicts the resulting 95% CL upper limits # =.0 ev σ A as acceptance.0 a function for hypothetical of thenew q q Research Co resonance particles decaying mass to after Higher incor Educa dijets. hese Data data exclude at the 95% CL excited-quark Ministry of E Phys. Rev. Lett. 5, 680 (0) rationmasses of systematic from the lower edge uncertainties. of the search region, Linear 0.30 ev, interpolati of Education FIG.. he data (D) dijet mass distribution (filled points) to.6 ev for a standard set of model parameters and between test masses were used to determinestate where Atomi fitted using aalas binned background Collaboration (B) distribution described using 0.5the ALAS default MC09 tune [7]. his result extends the reach of previous experiments and constitutes Ministry of S experimental bound intersected with a theoretical p by Eqn. (histogram). he predicted q signals [, 3] for Science and the first exclusion of physics beyond the Standard Model excited-quark masses of 500, 800, and 00 GeV are overlaid, and the bin-by-bin significance of the data-background responding will be extended 400 observed to 600 exclude 95% 800 or discover 00 CL excited-quark 00 additional 400 hypo- diction to yield a lower limit on allowed mass. tion of he the Slc by the ALAS experiment. In the future, such searches arxiv: v [hep-ex] 0.0 Ministry of H Slovenia; mass ex Min thetical particles over greater mass ranges. difference is shown. sion region was found to be 0.30 <m m jj [GeV] q <.6 Swedish ev Rese berg Founda ing MRS007 PDFs in the ALAS default tion MC09 and Scie tu ΣΕΜΦΕ, //0 ACKNOWLEDGEMENS Cantons35 of B B (D - B) / ALAS situ information. he systematic uncertaintycollaborating on the q* MC09 termination5 of the backgroundalas was taken fromnotthe be opera un q* Perugia0 q* MC09 tainty on the parameters resulting from the fit of Eqn Observed 95% CL upper limit 4 to the data sample. he uncertainty on σ A due R C A [pb] "! warmly all th able I shows the results obtained using CEQ6L

36 Αβεβαιότητες των Άνω Ορίων Graph Fractional Uncertainty CMS Preliminary (836 nb ) s = 7 ev η, η <.5 & Δ η <.3 otal JES Resolution Background Luminosity (q* qg) Πηγές αβεβαιότητας στα άνω όρια των ενεργών διατομών παρτονικών συντονισμών: βαθμονόμηση πιδάκων ενεργειακή διακριτική ικανότητα παραμετροποίηση υποβάθρου φωτεινότητα Η συνολική αβεβαιότητα στην ενεργό διατομή κυμαίνεται μεταξύ 6% και 43%, ανάλογα με τη μάζα και το είδος του συντονισμού Resonance Mass (GeV) Η κυρίαρχη αβεβαιότητα οφείλεται στην ενεργειακή βαθμονόμηση των πιδάκων ΣΕΜΦΕ, //0 36