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Higgs a LEP II : la crisi dell’anno 2000

Higgs a LEP II : la crisi dell’anno 2000. l’Higgs a LEP II nell’anno 2000 - sommario. 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) (  ) ;

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Higgs a LEP II : la crisi dell’anno 2000

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Presentation Transcript

  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. l’Higgs a LEP II nell’anno 2000 - sommario • 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. () 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. njMm]; • 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 ƒSc,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) : ? [… continua …] Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000

  6. G si;bi mHrec 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”] : Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000

  7. calcolo dei limiti - 4 • 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 (—); esempio solamente Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000

  8. 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

  9. 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

  10. press release 8/11/2000 sottolineatura mia Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000

  11. 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

  12. -2ℓnQ /exp -2ℓnQ /exp (mH = 115.6 GeV) 1-CL(b) = A : 2.3×10-3; D : 0.88 L : 0.25; O : 0.22. luglio 2001 Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000

  13. -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

  14. ℓn(1+si/bi) vs mH luglio 2001 • “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. Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000

  15. dN / dmHrec • dn/dmHrec per s (), b (), eventi trovati (); • tre tagli [per mHrec >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 mHtest (in questo caso 115 GeV). luglio 2001 Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000

  16. 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

  17. 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

  18. e allora ??? • CDF + D0 • LHC • …. (il seguito alla prossima puntata) Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000

  19. Fine - Higgs a LEP Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : il bosone di Higgs a LEP II nel 2000

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