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VBF H->tautau->lh の最近の話題

VBF H->tautau->lh の最近の話題. J.Tanaka , S.Asai, K.Oe (ICEPP) K.Nakamura, K.Inoue(Tsukuba-U) O.Jinnouchi (KEK). Contents. Introduction VBF H->tautau->lh Study of Large QCD Backgrounds Introduction W+3jets, bbjj, jjjj, Gamma+3jets まとめ PS to ME: Z+njets Motivation ALPGEN Samples

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VBF H->tautau->lh の最近の話題

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Presentation Transcript

  1. VBF H->tautau->lhの最近の話題 J.Tanaka, S.Asai, K.Oe (ICEPP) K.Nakamura, K.Inoue(Tsukuba-U) O.Jinnouchi (KEK) LHC物理解析研究会

  2. Contents • Introduction • VBF H->tautau->lh • Study of Large QCD Backgrounds • Introduction • W+3jets, bbjj, jjjj, Gamma+3jets • まとめ • PS to ME: Z+njets • Motivation • ALPGEN Samples • Pt, eta and M(tautau) distributions • まとめ • 今後の課題 LHC物理解析研究会

  3. VBF H->tautau->lh 生成 • ゲージ粒子対からヒッグス粒子が生成される。 • 中央にカラーの流れがない。  詳細はZ+njetsの部分で。 崩壊 LHC物理解析研究会

  4. イベントディスプレイ LHC物理解析研究会

  5. 発見能力 • DYの横に信号のピークを観測できる。 • 質量が軽い場合、最も重要な発見チャンネル • WWはピークを作らない。Countingで発見を主張するのは大変。 LHC物理解析研究会

  6. QCD backgroundsに関する最近の研究 LHC物理解析研究会

  7. Introduction • これまでQCD backgroundsはほとんど研究されていなかった。 • Full SimulationでFate rateの見積もりを行うことが可能になった。 • 複数のジェットを生成できるME Generatorの利用が可能になった。  我々はQCD BGの寄与に関する最近研究を行った。 • 流れ • Full Simulationされた2ジェットサンプルを用いて様々なFake rateを見積もる。 • Fast Simulationの結果に反映させて、BGを評価する。 • Backgrounds • W+3jets : W j j j -> W tau j j • bbjj : b b j j -> l tau j j • jjjj : j j j j -> l tau j j • gjjj : gj j j -> e tau j j 注意：j->tauは古いe-R関数を利用する。 LHC物理解析研究会

  8. W+3jets • サンプル • Alpgen ver1 (not ver2) • N= ~4.9M, corresponds to L ~ 3.48fb-1 • When we apply all the cuts, 2 candidates remain in the signal mass windows, 110-135GeV. • This corresponds to x-sec of 0.57fb, however it is apparently too low statistics. • We make a rejection factor of tauID smaller in order to evaluate this BG contribution. M(tautau) GeV LHC物理解析研究会

  9. W+3jets • To estimate a BG in a signal region, we assume that this BG shape is flat in a region between 50 and 220GeV. • Using the “Rx0.1” case, x-sec of W+3jets BG is estimated to 0.27fb (110-135GeV). • This is the same order of Z+njets contribution. • W+3jets becomes a serious BG of VBF H->tautau->lh. Rx0.1 Rx0.5 ? M(tautau) GeV M(tautau) GeV LHC物理解析研究会

  10. Fake rates (Jet) preliminary in 10-4 • Fake rates are obtained from J1-J8 QCD di-jet samples. • Cone jets (dR=0.4) • Jet -> m : ~10-4, others : ~10-3 LHC物理解析研究会

  11. bbjj • サンプル • Alpgen ver1 • Mjj > 350GeV, Pt(j) > 35GeV, Pt(b) > 20GeV and so on. • x-sec = 71.5nb Corresponds to L=1.4x105 fb-1 • We use the following fate rates, • b->e/m : 2 x 10-3 • b->t : 10-3 • x-sec of this BG is estimated to ~4x10-3 fb in the signal mass region, 110-135GeV. • It is negligible! M(tautau) GeV LHC物理解析研究会

  12. jjjj Corresponds to L ~ 8fb-1 • When a fake rate (Jet->e) is 10-3, this BG remains. x-sec of this BG is estimated to ~0.26fb (110-135GeV). • This is the same order of Z+njets contribution. • Still checking this result. (need more statistics) • To decrease this BG, a cut on Missing Et is very important. If our Missing Et resolution is worse than atlfast, this BG becomes large. We need to use a tighter cut on Missing Et to decrease this BG. 30GeV M(tautau) GeV Missing Et GeV LHC物理解析研究会

  13. gjjj • fake rate of gamma->e • ~0.5% at 15<Pt(gamma)<130GeV (preliminary) • Sample • Alpgen ver1 • N= ~0.9M, corresponds to L ~ 1.5fb-1 • x-sec of this BG is estimated to ~3.4x10-4 fb in the signal mass region, 110-135GeV. • It is negligible! • To decrease this BG, a cut on Missing Et is very important. LHC物理解析研究会

  14. QCD BGのまとめ • W+3jetsと4jetsは新しいBGである。(preliminary) • x-sec=~0.2fb … Z+njetsと同じオーダー • ともに、tauIDの性能の向上が必須。 • x10なら、無視できるレベルになる。  track based tauIDの研究 (中村) • 4jetsに関しては、Missing EtのResolutionも問題。 • Signalの再構成にも非常に重要。 • bbjjとgjjjは十分小さいBGである。(preliminary) LHC物理解析研究会

  15. ME Generatorを利用する重要性について～ PSからMEへ ～Z+njetsの研究 PSを捨てる訳ではない。 Soft/CollinearはPSを使う。 LHC物理解析研究会

  16. Motivation • Rapidity gap is a good evidence of VBF. • It helps to separate signal from BG. • It also helps to separate “VBF process” from “gluon fusion process with high pt jets”. • Property of 3rd jet is very important for this rapidity gap. However, the current studies are based on PS model for 3rd jet. We use ME to produce 3rd and 4th jets. LHC物理解析研究会

  17. Samples : Z(->ll)+njets • We produced exclusive samples for Z+njets(n=2,3,4) with the modified ALPGEN ver.1 (small weight events can be produced). • Conditions • Qrem2 = Qfac2 = Mean Pt = [Sum of pt2 of njets] / n • Loose conditions for ME-parton • Both leptons Pt>10GeV and |eta|<2.5 • 50< M(ll) < 500GeV • Jets : Pt>20GeV, |eta|<5.0, dR>0.7 • Cross-section s(pp->Z+njets)*Br(Z->tautau) and Generated events • Z2j : 122 pb, 71.9 fb-1 • Z3j : 53.1 pb, 87.7 fb-1 • Z4j : 20.6 pb, 102.4 fb-1 LHC物理解析研究会

  18. ME ALPGEN + PS • We use the following method (“our MLM method”) to avoid the double counting of events: (not CKKW method) 1. Veto : “Pt of ME-partons < Pt of PS-partons” 2. Veto (matching) : Jets (Pt>20GeV) at the outside of cone (dR=0.4), whose center is defined by the direction of a ME-parton. ME-parton Rec-jet Bad Good LHC物理解析研究会

  19. Pt and eta distributions Alpgen sample, before jet veto, normalized to 1. • Pt of 3rd jet is harder as n is larger. • 3rd jet of Z3j and Z4j is central. • By jet veto: 47% of events remains for n=2, 31% for n=3, 20% for n=4. • Jet veto becomes more effective as n is larger. eta of 3rd jet Pt of 3rd jet Z2j w/o matching Z2j Z3j Z4j w/ matching LHC物理解析研究会

  20. L=30fb-1 M(tautau) distributions MH=120GeV • From left and middle figs, K-factor (real part only) is obtained to ~1.1. • Rejection by jet veto becomes effective, but x-sec increases since we produce additional jets by ME. ATHENA ATLFAST Z+njets (n=2) ALPGEN ATHENA ATLFAST Z+njets (n=2,3,4) ALPGEN Z2j Z3j Z4j LHC物理解析研究会

  21. Z+njetsのまとめ • Additional jetsの研究にはME Generatorでジェットを生成する必要がある。 • 3rd jetのPt及びeta分布がより正しくになった。 • 3rd jetのPt分布の改善により、jet vetoが効果的になった。 • High Ptを持ったジェットをきちんと生成したため、x-secは最終的に増加した。 • K-factor (real part only) is ~1.1. LHC物理解析研究会

  22. 今後の課題 （VBF H->tt->lh） • ME GeneratorによるBGの研究 (主にFast Simulation) • Alpgen ver2の評価 … CKKW/MLM • 特にZ/W+njets • DC3 (実験開始前の最後の大規模MCデータ生成プロジェクト) • ヒッグス粒子の再構成のための研究 (主にFull Simulation) • tauRec/IDの開発 … 中村(筑波大) … track based • Missing Etの研究 • Energy Flowを使って、Resolutionをよくできないか？ • Jet Vetoの研究 … 井上(筑波大) • CellやClusterの情報を積極的に利用した研究。 • (Forward) Jetの再構成 • Full2Fastの開発：Fullで全データを生成することは不可能のため。 • Fake rate等の研究と平行に。 LHC物理解析研究会

  23. 建設の状況 LHC物理解析研究会

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