Date post: | 01-May-2015 |
Category: |
Documents |
Upload: | calvina-pagano |
View: | 217 times |
Download: | 0 times |
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 1
Higgs a LEP II : la crisi dell’anno 2000
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 2
• i dati dell’anno 2000;• il calcolo dei limiti e della significanza col metodo della
likelihood ();• i risultati del novembre 2000 ();• l’analisi a oggi (ultima ri-analisi : luglio 2001) ();• prospettive future.
l’Higgs a LEP II nell’anno 2000 - sommario
() liberamente tratto da due seminari di P.Igo-Kemenes [LEPC 3/11/2000] e Pedro Teixera-Dias [LEP jamboree, 10/7/2001] + note del LEP Higgs wg [ex. CERN-EP 2001-055, 10/7/2001, ].
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 3
Y2K
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 4
metodo di calcolo dei limiti (ancora …) - 1
• [non è una ridefinizione in contrasto con le precedenti, ma un approfondimento];• la procedura è la seguente [non tutte le sottigliezze, mi pare già troppo] :
raccolta dei dati (4 exp × molte s × tutti i possibili stati finali) [def. “canale” un insieme di dati, ex. il canale L3 - 204 GeV - e+e- ];
analisi su mc (segnale e fondi) e dati reali per tutti gli “N” canali : ripetuta per ogni valore accessibile di mH [“test mass”]; differente per ogni canale “c” e per ogni mH “m” che produce {S, B, S,
B, L , n}c,m [def. L×S×S sc,m, L×B×B bc,m, entrambi f(mH)]; ognuno degli eventi osservati “j” ha un insieme di valori osservati, j=1,
…nc,m [ex. massa ricostruita mj, variabile di b-tag; def. njMm]; in genere “tutto è funzione di tutto il resto” [ex. mj = mjm = mj(mH),
perché l’efficienza, i tagli e i fit cinematici dipendono da mH]; mc(segnale) e mc(fondo) producono anche ƒS
c,m(x1,…) e ƒBc,m(x1,…),
distribuzioni di densità per tutte le variabili misurabili “x”, a valle dei tagli e dei fit;
[… continua …]
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 5
calcolo dei limiti - 2
combinazione statistica dei vari canali [LEP Higgs working group, LHWG] : likelihood per segnale (S) e fondo (B) [tralascio di scrivere esplicitamente la
dipendenza da “m”, xjc sono le grandezze cinematiche del j-esimo evento del canale c] :
test sul rapporto tra le likelihood Q (-2 ℓn Q 2 a grande M) :
;)(ƒ
!exp
)(1 1
B
N
c
n
jjc
c
ncc
HBB
ic
xn
bbm
;
)(ƒ)(ƒs
!)(exp
)(1 1
BSc
N
c
n
j cc
jccjc
c
ncccc
HSS
cc
bs
xbx
nbsbs
m
;)(ƒ
)(ƒ1n22n2n2
1B
S
1
M
j j
jN
cc
B
S
x
xsQ
[… continua …]
?
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 7
calcolo dei limiti - 3
in pratica (per minimizzare le fluttuazioni statistiche mc), si fa una “scacchiera” nel piano delle variabili cinematiche rilevanti :
“m Hrec”, la massa del candidato Higgs, ricostruita per ciascun evento;
“G”, una variabile globale, che contiene b-tag, cinematica, jet, … ; i “quadratini” della scacchiera (denominati “i”) devono essere abbastanza
piccoli da poter trascurare le variazioni di ƒS,B all’interno e abbastanza grandi da non dare problemi con la statistica mc;
di conseguenza [stot segnale totale aspettato;
si, bi, ni segnale, fondo, eventi trovati in “i”] :
mHrec
G
si;bi
i i
iitot
M
j j
jN
cc
bs
ns
x
xsQ
.1n22
)(ƒ
)(ƒ1n22n2
1B
S
1
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 8
di solito il risultato viene mostrato in una figura con :
ascisse : mH “test mass”;
ordinate : -2 ℓn Q per quel valore di mH;
valore di -2 ℓn Q in : caso aspettato di s+b; caso aspettato di solo
b (+ bande a ±1 e ±2);
caso dei dati reali (—);
calcolo dei limiti - 4
i i
iitot b
snsQ .1n22n2
esempio solamente
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 9
risultati dei dati del 2000 – LEPC, 3/11/2000
• mH=115+1.3-0.9 GeV;
• -2ℓnQ|eventi reali = -7;
• 1-CLb = 4.2×10-3;
• “2.9 ”;
• mH > 113.5 GeV @ 95%CL
???
5/11/2000
LEPC
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 10
3/11/2000 : proposta (“recommendation”) del
LHWG al LEPC e al direttorato CERN
NB proposte analoghe da tutti e 4 gli esperimenti LEP singolarmente.
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 11
press release
8/11/2000
sottolineatura mia
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 12
risultati per i dati del 2000 - 7/01 (7 mesi dopo)
• mH=115.6 GeV;
• -2ℓnQ|eventi reali = -2.9;
• 1-CLb = 3.5×10-2;
• “2.1 ”;
• mH > 114.1 GeV @ 95%CL.
????
luglio 2001
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 13
-2ℓnQ /exp
-2ℓnQ /exp
(mH = 115.6 GeV)
1-CL(b) =
A : 2.3×10-3;D : 0.88L : 0.25;O : 0.22.
luglio
2001
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 14
-2ℓnQ /canale
-2ℓnQ / canale
(mH = 115.6 GeV)
1-CL(b) =
4j : 1.6×10-2;
: 0.41.
luglio 2001
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 15
ℓn(1+si/bi) vs mH
• “peso” [= ℓn(1+si/bi)] per i candidati, in funzione di mH;
• notare la forma dei candidati 4j (ex, A1, A2, A3), che hanno un fit cinematico 5C;
• notare i due effetti : pesi (massimo per mH
piccola); b piccolo per mH alta.
luglio 2001
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 16
dN / dmHrec
• dn/dmHrec per s (), b (),
eventi trovati ();• tre tagli [per mH
rec >109 GeV] : “loose” : stot/btot =
0.5; “medium” : “ = 1.; “tight” : “ = 2.;
• attenzione ! la significanza statistica dipende da tutto il campione, non solo dai bin a m~115 GeV;
• attenzione !!! è semplice solo apparentemente; in realtà dipende in modo esplicito da tagli, fit, e di conseguenza in modo implicito da mH
test (in questo caso 115 GeV).
luglio 2001
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 17
CL
• prodotto con il metodo “gedanken-experiment”;
• mHtest = 115.6 GeV;
• fb,s d(-2ℓnQ) = 1;
• “” = 1-CLb= 3.5%;
• “” = CLs+b= 43%.
luglio 2001
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 18
conclusione (provvisoria)
• LEP II ha osservato un campione di eventi, compatibile con la presenza di un Higgs di massa 115.6 GeV al 43% di CL (cioè, se mH=115.6 GeV, il 43% di esperimenti con la stessa luminosità di LEP II avrebbe trovato lo stesso campione di eventi o un campione meno significativo);
• la probabilità che questa osservazione sia dovuta ad una sovra-fluttuazione del fondo aspettato è del 3.5% (cioè, se l’Higgs non esiste a queste masse, il 3.5% degli esperimenti … lo stesso campione o uno più significativo);
• la risoluzione in massa degli esperimenti per questo tipo di eventi è ~ 3.5 GeV;
• i dati consentono di calcolare un limite di massa mH>114.1 GeV @ 95% CL;
• il limite aspettato a priori, in assenza di segnale vero, è mH>115.4GeV@ 95%CL;
• questa evidenza corrisponde a 2.1; non essendo stato raggiunto il livello di 5, stabilito a priori, non è possibile affermare la scoperta; per migliorare l’analisi occorrerebbe più luminosità integrata o (meglio) maggiore energia.
L’ANALISI È ANCORA PROVVISORIA, ANCHE SE NON SI ATTENDONO MOLTI CAMBIAMENTI.
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 19
e allora ???
1. CDF + D0
2. LHC
3. ….
(il seguito alla prossima puntata)
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000 20
Fine - Higgs a LEP