Il bosone di Higgs a LHC

Il bosone di Higgs a LHC
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
1
Il bosone di Higgs a LHC - sommario
 il bosone di Higgs nel MS;
 produzione e decadimento di Higgs a LHC;
 osservabilità
dell’Higgs a LHC, in_ funzione di mH [studi MC !!!] :
_
 pp  ttH
H  bb;
 pp  qq’HX [VBF], H  +-;
 pp  HX,
H  ;
 pp  HX,
H  ZZ(*)  ℓ+ℓ- ℓ+ℓ-;
_
+
(*)
 pp  HX,
H  WW ,  ℓ ℓ ;
 [molte altre analisi ... vedi bibliografia].
 misura dei parametri del bosone di Higgs;
 riassunto dei valori di significanza statistica.
NB – Modello Standard Minimale [cioè una sola particella
fisica nel settore di Higgs, i cui parametri siano calcolabili
nel MS].
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
a LEP, a posteriori, la realtà
è quasi sempre stata
migliore delle previsioni,
perchè l’acceleratore, i
rivelatori (e i fisici) si sono
comportati meglio delle
aspettative.
2
Nota bene
 Ascoltando le presentazioni e leggendo le proposte di esperimento, si potrebbe
trarre la deduzione (errata) che LHC è realizzato con l’unico scopo di scoprire il
bosone di Higgs (e le SUSY);
 in realtà, LHC è una macchina “esploratoria” : aumenta di oltre l’80% l’intervallo
di s accessibile agli esperimenti, ha rivelatori capaci di osservare tutti gli stati
finali, possiede la potenzialità di scoprire tutta la fisica producibile;
 l’argomento teorico del bosone di Higgs serve a dimostrare che, per valori di
ŝ  1 TeV non ci può essere un “deserto” : la non esistenza del bosone di
Higgs con mH  1 TeV sarebbe una inconsistenza del Modello Standard e,
quindi, una grande scoperta di per sé (che però nessuno si augura);
 dal punto di vista sperimentale, il bosone di Higgs è un argomento ideale per
illustrare le potenzialità e le difficoltà di LHC per la ricchezza di stati finali da
rivelare, i metodi differenti di analisi e i differenti valori di energia e massa
finale : questo è lo spirito della presentazione che segue;
 [argomento analogo per la ricerca di SUSY, non trattata qui].
pre-2010
pre-2011 !!!
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
3
accoppiamenti “vietati”
ricordare :
• Z  HH
•ZH
•H
•Hgg
no a tutti gli ordini (spin-statistica, cfr. º  º º);
no all’ordine più basso (Z, H neutri !!!);
no all’ordine più basso (H neutro !!!);
no all’ordine più basso (Higgs non ha interazioni forti).
???
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
4
limiti teorici per mH
• la massa del bosone di
•
•
•
•
Higgs è un parametro libero
del MS;
però, la richiesta di non
violazione
dell’unitarietà
pone un limite superiore mH
< 1 TeV (approx.);
la ulteriore richiesta che il
MS abbia consistenza fino
ad una certa scala di massa
 pone un limite superiore a
mH, funzione di ;
la stabilità del vuoto pone un
limite inferiore a mH;
in totale, e.g. =mPlanck 
130<mH<180 GeV.
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5
pp  HX a s = 7 TeV
GF
g
g
q
q’
H
t
VBF
W,Z
W,Z
H
t
g
H
g
t bar
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
ttH
q
q bar
W,Z
H
WH, ZH
W,Z
6
pp  HX a s = 14 TeV
GF
g
g
q
q’
H
t
VBF
W,Z
W,Z
H
t
g
H
g
t bar
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
ttH
q
q bar
W,Z
H
WH, ZH
W,Z
7
pp  HX a s = 7  14 TeV
2 mt
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8
produzione di Higgs : 7 / 14 TeV
a MX [= mH = ŝ = s(x1x2)½] fissa, la sezione d’urto ppMXX dipende solo dalle funzioni di
struttura [=luminosità partoniche].
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9
accoppiamenti del bosone di Higgs [PDG 2010, 378]
• al “tree level” l’accoppiamento dell’Higgs con una coppia di fermioni (f=quark,
leptoni) o di bosoni di gauge (Vi = W,Z) è dato da :
(H  ff ) 
cf
4 2
4mf2
f  1  2 ;
mH
(H  VV
i i )  ki
GF mH mf23f ;
1 [leptoni]
;
cf  
3 [quark]
GF mH3
64 2
i (4  4 xi  3 xi2 );
 2 [W  ]
4mi2
4mi2
i  1  2 ; x i  2 ; k i  
;
mH
mH
 1 [Z ]
tot (mH )   j (H  f j f j )   k (H  VkVk ).
BR(H  X ) 
(H  X )
 BR(mH ).
tot
• la somma corre su tutti i
valori di j,k cinematicamente
consentiti ad una data mH;
• per mH >> mz,
tot (TeV)  ½ mH3 (TeV).
• pertanto, se mH > 2 mW,Z, preferenzialmente H  W,Z; se invece mH < 2 mW.Z,
Hƒƒ; ƒ è il fermione di massa maggiore cinematicamente permesso;
• all’aumentare (ipotetico) di mH si aprono nuovi canali, e pertanto H aumenta.
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
10
accoppiamenti del bosone di Higgs [2] [PDG 2010, 378]
• oltre il “tree level” sono importanti per la rivelazione i decadimenti
Hgg e H (molto meno in pratica, HZ) :
• formule complete in bibliografia AD :
(H  gg ) 
1
36 3 2
2
 s2GF mH3 Igg ;
ove Igg = q Iq (m / m )  f (mH ) ~ 0.1  1;
2
q
H
q
2
H
g
(somma sui quark q );
(H   ) 
2
1
3
8
2
2
em
GF mH3 I  ;
ove I    f cf qf2 If (mf2 / mH2 )  IW  f (mH ) ~ 1  10;
[somma sui fermioni f carichi, cf =1( ) o 3(q)].
2
(H   ) / (H  W W  )  em
/(42 ) ~ 106.
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g
H


W, t, (b)
l’interferenza tra W e q (t) è
cospicua e negativa (???!!!)
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larghezza totale del bosone di Higgs
~mH3
mH1.4 TeV  tot  mH,
non è più una “particella”.
O(1 MeV)
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12
decadimento del bosone di Higgs : 100-200 GeV
R=
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(HX)
i(HXi)
13
decadimento del bosone di Higgs : > 200 GeV
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
14
[curiosità : Higgs BR analitici]
sbagli di
disegno
no W, Z, t
virtuali
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
code troppo
lunghe ???
15
ricerca del bosone di Higgs (1)
100
BH
B.R. (Higgs X)
b bbar
 + c cbar
10-1
gg
WW(*)
ZZ(*)
10-2

Z
t tbar
10-3
50
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
100
200
mH [GeV]
500
1000
16
ricerca del bosone di Higgs (2)
LEP II
WW(*) ℓ+ℓ-
ttH, Hbb
W/Z/ttℓ±,H
WW,ZZℓ±jj, ℓ+ℓ-jj

ZZ  ℓ+ℓ-
ZZ(*) 4ℓ±
50 100
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
200
mH [GeV]
500
• a seconda di mH, l’Higgs
decade in modo differente
 ricerche differenti della
“stessa” particella;
• in sostanza, tre regimi
separati :
 mH<120 GeV,
Hb bbar, [WW, ];
 mH>120 GeV,
agg. HWW, ZZ;
 caso particolare
(molto importante)
H.
1000
17
procedura statistica a LHC
obs = ss + bb;
E [n]  N = s + b;
  obs/SM.
• modifiche rispetto a LEP : “modified frequentist method”,
(A.L.Read J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 28 (2002) 2693–2704) :
• Nexp = L(ss + bb); =0  “null result, bkgd, H0 true”;
=1  “SM, bkg + sig, H1 true”.
• likelihood in funzione di , e.g. :
 S 
 (dati | s  b ) 
q( )  2nQ  2n 
2
n
;






 (dati | b ) 
 B 
(s  b )n ( s  b )
Ppoisson (n | s  b) 
e
.
n!
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
18
il parametro “”
modello :
obs = bb + ss;
• obs, b, s, b, s solito significato;
•  = “parametro” [=1  SM];
• talora invece di , si scrive /SM;
• si cercano limiti (e.g. al 95%CL) per ;
• la teoria è esclusa nella zona in cui excl  1
• sottrarre look elsewhere effect (“LEE”), cioè la probabilità che,
cercando in un vasto intervallo di massa, una piccola regione mostri
una fluttuazione casuale (e.g. per 200 valori scorrelati della test mass mH, in media
1 con fluttuazione statistica +va al 1%).
Paolo Bagnaia - note di statistica
19
presentazione dei risultati
• ordinate :
;
• ascisse :
mH.
 la
linea mostra il limite aspettato (--) e il
limite osservato (), cioè il valore di 
escluso al 95% di CL;
 la
 
banda
( ) mostra le fluttuazioni
a  1  ( 2 ) dell’ipotesi di solo bkgd.
NB : il caso 1 non ha significato fisico ben
definito (= il caso di una teoria identica al MS,
ma con una sezione d’urto scalata); la
“distanza” rispetto alla linea =1 indica la
“lontananza” rispetto al MS e non ha relazioni
ovvie con quantità fisiche (e.g. la luminosità
necessaria ad ottenere il limite, il valore per
differenti CL, …)
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
in questo ipotetico caso, la regione 140 < mH < 170 GeV
è esclusa al 95% di CL, mentre il limite aspettato era tra
130 e 500 GeV.
20
il “p-value”
definizione :
p

xobs
pdf ( x | H0 )dx
• il “p-value” è la probabilità di
ottenere lo stesso risultato o uno
più improbabile nell’ipotesi di
solo bkgd.
• x = “statistica” (e.g. likelihood)
• H0 = ipotesi di solo fondo;
cioè
p piccolo  H0 improbabile
 scoperta !!!
• ordinate : “p-value”;
• ascisse : mH.
 
• la banda
( ) mostra il livello ad 1  (2 ),
calcolate con una distribuzione di Gauss.
NB : il caso interessante è quando la linea rossa tocca 5 .
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
21
LEP  LHC
ricordate questo plot di LEP2 ?
il “p-value” è la regione gialla, se
l’integrale della pdf è correttamente
normalizzato a 1.
Paolo Bagnaia - il bosone di Higgs a LEP
22
memo : limiti sperimentali per mH a LEP 2
• [già discusso per LEP II];
• tutte le misure mondiali (LEP,
TeVatron, , SppS, …);
• ipotesi : MS minimale;
• se no, il limite dipende dal
modello (ex. tan  in SUSY);
• a rigore, dalla figura si ha
114<mH<144 GeV @ 95% CL.
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
23
memo : ricerca di Higgs a Fermilab [3/2009]
combinazione statistica
di CDF e D0.
Higgs Mass (GeV)
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
24
memo : ricerca di Higgs a
Fermilab [7/2010]
ascisse : 
• in pp(bar), la visibilità NON
decresce con mH (vedi oltre);
• la finestra più facile è per 160 <
mH < 180 GeV (vedi oltre);
• l’esclusione per mH < 110 GeV
è dovuta a una fluttuazione
statistica;
• le regioni 120-150 GeV e mH >
200 GeV richiedono molta più
luminosità di quella disponibile;
• NB : si parla di esclusione, ma
NON di scoperta.
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
“LLR” = log likelihood ratio = -2ℓn(s/b)
Higgs Mass (GeV)
25
t tbar H  t tbar b bbar
• molti stati finali, a seconda del
decadimento dell coppia t tbar :
 tt  bjj, bℓ
evento  4b 2j ℓ pTmiss;
 tt  bℓ bℓ evento  4b 2ℓ pTmiss;
 tt  bjj, bjj
evento  4b 4j.
• molti fondi (ttbb, ttZ, ...);
• necessario un eccellente b-tag;
• analisi complessa, ottimizzata per tutti gli
stati finali;
 singoli risultati non indicati, vedi i plot
finali di significanza statistica;
 importante per ATLAS a bassa mH (vedi).
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
KJ
26
VBF H  +stato finale [“S” : sistema adronico] :
• 2 jet (quasi) opposti in ;
• 2 ±S± (oppure ℓℓ);
• NO ETmiss (a parte i  dei );
approssimazione “collineare” :




mH >> m  pS // p (oppure pℓ // p );
KJ
[1]
q
W,Z
W,Z
q’
+
H
-

[ℓ]
S

p//(S,)~p~mH
pT(S,)~m
selezionare jets opposti in 
Higgs
t tbar
pertanto :
• 2 incognite, e.g.
+
+
 x1=E(neutrini, )/E( )
 x2=E(neutrini, )/E( )
• 2 vincoli : ETx e ETy
 risolvere  m() = mH.
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
27
VBF H  +-
[2]
LF
LF
preliminary
CMS
CMS mc
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
28
H   [1]
• piccolo BR (10-3, dovuto ad em2)
 ×BR = 3050 fb per mH < 140 GeV;
• piccoli fondi (º, Zee|no traccia, q qbar
);
• calo e.m. di grande qualità, poco
materiale;
• errore sul vertice dello sciame :
P = 1.7 cm [int = 5.6 cm ];
• tagli [ATLAS] :
 pT > 40 GeV (1), > 25 GeV (2);
 |1| < 2.4; |2| < 2.4;
• (m) = 1.4 GeV (ATLAS);
• canale difficile, richiede alta statistica
[s piccolo  s/b piccolo];
• di fatto, questo canale ha condizionato la
costruzione degli esperimenti (specie
CMS].
LF
ATLAS
LF
ATLAS mc
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29
H  
• piccolo BR (10-3, dovuto ad em2)
 ×BR = 3050 fb per mH < 140 GeV;
• piccoli fondi (º, Zee|no traccia, q qbar
);
• calo e.m. di grande qualità, poco
materiale;
• errore sul vertice dello sciame :
P = 1.7 cm [int = 5.6 cm ];
• tagli [ATLAS] :
 pT > 40 GeV (1), > 25 GeV (2);
 |1| < 2.4; |2| < 2.4;
• (m) = 1.4 GeV (ATLAS);
• canale difficile, richiede alta statistica
[s piccolo  s/b piccolo];
• di fatto, questo canale ha condizionato la
costruzione degli esperimenti (specie
CMS].
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
[2]
KJ
CMS
30
LF
H  , mH=120 GeV
preliminary
ATLAS mc
H+ETmiss +1ℓ
S/B  2
ttH WH
inclusivo
S/B  .03
LF
LF
preliminary
H+1j
S/B  .08
preliminary
VBF + gg H
con jets da evento
LF
LF
preliminary
preliminary
H+2j
S/B  .4
VBF princ.
notare il valore
di S/B per i
differenti canali
H+ETmiss
S/B  2
ZH WH
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
31
CMS : H, mH=130 GeV
data - background
H0
—
q

q

g
0
q

Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC




CMS, 100 fb-1, mc
32
H  , significanze vs mH
KJ
preliminary
CMS optimized : NN with
kinematics as input , using
categories (  , cluster size 
conversion info)
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
KJ
ATLAS : combined fit using
variables ( pT,  jets, cos*)
and categories ( , conversions)
33
H  Z Z *  ℓ+ℓ-ℓ+ℓ- [1]
( )
• per HZZ, tre differenti regioni cinematiche :
 mH < 2 mW, H  Z Z*,
1 vincolo m(ℓ+ ℓ-) = mZ;
 [ 2 m < m < 2m , H Z Z depresso ~ 5%;]
 mH > 2 mZ, H Z Z,
2 vincoli m1,2(ℓ+ ℓ-) = mZ;
• tagli : isolamento dei leptoni e parametro di impatto (no h.f.).
E.g. ATLAS 4  :
W
H
Z
*
KJ
 pT1,2 > 20 GeV;
 pT3,4 > 7 GeV;
 |1,2,3,4| < 2.5;
• attenzione all’efficienza (e al trigger !!!);
• il “golden channel” di LHC.
CMS
CMS mc
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
34
LF
H  Z Z(*)  ℓ+ℓ-ℓ+ℓ- [2]
preliminary
preliminary
LF
preliminary
preliminary
preliminary
preliminary
ATLAS, 30 fb-1, mc
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
35
H  Z Z *  ℓ+ℓ-ℓ+ℓ- [3]
( )
KJ
preliminary
sembra il processo ideale per i primi anni di LHC
(ma ricordare gli errori sistematici, e.g. l’identificazione dei leptoni).
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
ATLAS, 30 fb-1, mc
36
H  W+W-  ℓ+ℓ-
• NO picco di massa (2 );
• necessaria conoscenza
precisa dei fondi;
• principale selezione :
correlazione angolare tra i
leptoni;
• necessita poca L.
ℓ
W

-
H
W
[1]
LF
ℓ+
+

 -)
correlazioni di spin : 
p(e+) // p(e
CMS, 10 fb-1, mc
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
37
dati e analisi 2011-2012
2011 : Lint > 5 fb-1;
2012 : Lint  23 fb-1 (run fino al 16/12);
Legenda :
• lumi :
7 TeV + 8 TeV;
date importanti :
• significanza :no LEE (naïve).
• CERN 13/12/2011 - ATLAS (F.Gianotti)
+ CMS (G.Tonelli)
4.9 fb-1, 2.3 (3.6) 
+ 4.7 fb-1, 1.9 (2.6) ;
+ Tevatron :
2.5 (3.0) 
• CERN 04/07/2012 - ATLAS (F.Gianotti)
+ CMS (J.Incandela)
(m = 115-135
-1
-1
GeV)
4.9 + 5.9 fb , 5.0  + 5.1 + 5.3 fb , 4.9 ;
ultimi dati (Kyoto) :
• HCP 15/11/2012 - ATLAS (K.Einsweiler) + CMS (Ch.Paus)
5 + 13 fb-1, [no comb] + 5.1 + 12.2 fb-1, 6.8 .
NB (ripeto) : queste lezioni NON hanno lo scopo di mostrare quale esperimento è migliore; i risultati
sono di qualità comparabile; scelta (quasi) casuale per ogni soggetto.
H
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
38
situazione presente [12/2012]
Lmax = 3.65×1033 cm-2s-1
Lmax = 7.73×1033 cm-2s-1
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
39
situazione fine 2011
nota bene :
--- “valore aspettato” NON
è il valore predetto, ma
“luogo del valore aspettato
per quella data massa”;
se piccolo, buona visibilità;
 “valore osservato” : si
aspetta picco attorno alla
scoperta, di larghezza pari
alla risoluz. sperimentale;
se piccolo, scoperta.
evidenza di 3 per
mH = 126 GeV.
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
40
H   [CMS, 7/2012]
analisi molto complessa :
• eventi divisi in categorie (, shower_shape,
tag vertice, multi-variate-analysis);
• per ogni categoria, bg dalle sidebands;
• polinomio del 5 ordine;
• risultato  4(solo )
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
41
( )
H  Z Z *  ℓ +ℓ - ℓ +ℓ [ATLAS, 7/2012]
42
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
5.1
13
5.3
H  Z Z *  ℓ+ℓ-ℓ+ℓ- [ATLAS, 7/2012]
( )
3.4 , compatibile con  = 1.
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
correlazione : [ > 1]  [Obs > Exp]
43
esclusione : ATLAS  + 4ℓ
mH esclusa @ 95% CL negli intervalli 110 -122.6 GeV e 129.7 – 558 GeV
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
44
ricerca : ATLAS  + 4ℓ
5.1  @ mH = 126.5 GeV (aspettato 4.6 ).
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
45
esclusione : CMS  + 4ℓ + WW(*) + Vbbar + 
mH esclusa @ 95% CL negli intervalli 110 -122.5 GeV e 127 – 600 GeV
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
46
ricerca : CMS  + 4ℓ + WW(*) + Vbbar + 
4.9  @ mH = 125 GeV (aspettato 5.9 ).
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
47
ATLAS HCP – parametri i
nuove analisi bbar, , WW;
consistenti con analisi precedenti;
consistenti con SM;
mH = 126.0 ± 0.4 (stat) ± 0.4 (syst) GeV ;
analisi più raffinata per gli accoppiamenti
(prossima pag.);
• definire i “parametri i”, che indicano lo
scostamento dallo SM [iSM  1] per l’iesimo canale;
• sia i i parziali, sia il parametro globale 
(= la media pesata) sono consistenti con
1 (= SM), anche se piuttosto alti.
•
•
•
•
•
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
48
ATLAS HCP – accoppiamenti del H
• analisi quantitativa degli accoppiamenti;
• parametri i per le singole obs [nello SM : iSM  1];
• definire i “parametri i [nello SM : iSM  1] :
 F : accoppiamento con fermioni (quark e leptoni);
 V : accoppiamento con IVB (W, Z);
 per i segni relativi, ricordare che INT(IVB,ƒ) < 0;
• tutto (ancora ?) consistente con il MS, entro la limitata
statistica.
ATLAS-CONF-2012-127, https://twiki.cern.ch/
twiki/bin/view/LHCPhysics/HiggsLightMass
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC
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CMS HCP – significanza e parametro 
oss. 6.9   exp. 7.8 ;
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 = 0.88 ± 0.21.
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CMS HCP – mH e parametri i
mX = 125.8 ± 0.4 (stat) ± 0.4 (syst) GeV; i consistenti con SM.
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CMS HCP – spin del H
• canale HZZ*4ℓ [no bias angolari];
• fit con decadimento scalare [JP=0+]
oppure pseudoscalare [0-];
• 0+ favorito per 2.5 ;
• statistica insufficiente per risultato
conclusivo, però sembra interessante.
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CMS HCP – accoppiamenti del H
g e  sono definiti
nello
nollo SM
SN solo nei loop.
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futuro dei couplings
Hcoupling ~ Nevents / [ L × TH(coupling=SM) × selection ]
(pert. theory)
(PDF, S)
± 10 %
± 7%
±1%
± 2%
± 0.5 %
± 4%
(qqbar,gg)  ZH
±2%
± 4%
(qqbar,gg)  t tbar H
±8%
± 9%
14 TeV
gg  H
VBF (WWH)
qqbar  WH
il prossimo traguardo per
l’Higgs a LHC.
Esercizio facile : calcolare la luminosità
necessaria affinché la precisione dei dati
eguagli quella teorica; prevedere quanto
tempo occorrerà.
Esercizio difficile : è possibile fare meglio
con la teoria ?
M.Mangano, HCP, ref.
Banfi, Monni, Salam,
Zanderighi, arXiv:1206.4998
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54
H : standard model ???
• PROBLEMA. Durante la ricerca del bosone di Higgs, supponiamo di avere identificato
un certo numero di eventi (e.g. ZZℓ+ℓ-ℓ+ℓ-), che non possono provenire da altre fonti
note dello SM.
• DOMANDA : siamo in presenza del bosone di Higgs dello SM ? oppure di un altro tipo
di processo ???
• misurare le proprietà della particella :
 la sezione d’urto (meglio : ×BR);
 i differenti BR accessibili (e.g. HZZ, , WW);
 la larghezza totale (H);
 la distribuzione angolare dei prod. di decadimento (  spin);
 ...
• ... e confrontarle con quelle previste in funzione di mH nello SM.
• uno studio non facile, che richiede alta luminosità, analisi dedicate, risoluzione ...
• probabilmente NON TUTTO SARÀ POSSIBILE a LHC ( ILC ? CLIC ?).
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BR(H  X)
mH < 150 GeV, H , bb,  : (BR)/BR ~ 30-100% con Lint = 30 fb-1,
assumendo (L/L)sys = 5%;
110<mH<190 GeV, H WW, ZZ : (BR)/BR ~ 10-100% con Lint = 30 fb-1,
assumendo (L/L)sys = 5%;
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56
misura di mH
• test cruciale dello SM (ovvio);
• richiede molta L;
• dipende dalla conoscenza della
scala di massa (ex. da Z ℓ+ℓ-);
oggi : ~ 0.5 % (!!!)
ATLAS,
300 fb-1
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57
misura di H
• stessi commenti di mH;
• per mH < 200 GeV, H troppo
piccola per essere misurata
(< 1 GeV);
• misurare anche prod, BR(H
X), spin-parità, …
ATLAS,
300 fb-1
peccato !!!
è una bella misura
(cfr Z e W a LEP)
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58
e per finire ... uno scenario ottimista (?)
103
m ~3 TeV
SUSY
Z’ , m ~6.5 TeV
Compositeness
~60 TeV
~ ~
m ~2.5 TeV SUSY (g, q)
TeV-scale resonances from WW scattering
Leptoquarks, m ~1.5 TeV
Compositeness, ~30 TeV
102
1 anno medio
a 1034 cm-2 s-1
1 anno medio
a 1033 cm-2 s-1
101
100
10-1
H, mH ~115 GeV
H 4l, mH ~180 GeV
~ ~
m ~1 TeV SUSY (g,
q)
Z’  e+e-, m ~1 TeV
Gianotti / Nessi 2007
Extra-dimensions, G  e+e-, m ~1 TeV
shutdown
Integrated Luminosity (fb-1)
104
SLHC
tt- - First top quarks observed in Europe !
10-2
2010
2012
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2014
2016
2018
2020
2022
!!!
year
59
... e uno realista (?)
IR upgrade +
crab cavities
shutdown
for Linac4
connection
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estimate from
last week’s LMC
lifetime limit of IR
quadrupoles
(LHC PR 633 and
Ranko Ostojic)
60
BH
CSC
KJ
LF
WQ
AD
: Beate Heinemann – Summer student
2008 lectures;
: ATLAS CSC notes
(disponibili su WWW);
: Karl Jacobs,
CERN-ATL-SLIDE-2008-157 +
CERN academic training 2010;
: Louis Fayard,
CERN-ATL-SLIDE-2008-110 ;
: W. Quayle,
CERN-ATL-SLIDE-2008-143;
: A.Djouadi, Phys.Rep.457:1-216.
___________________________
NB per alcuni plot (e.g. LF da AD) non sono sicuro di avere citato la fonte
originale – mi scuso.
Fine - Higgs a LHC
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61