Sub-jet ** performance * KK - 素粒子物理国際研究センター

Sub-jet 解析 performance と
KKグルオンへの応用
実験理論共同研究会「LHC が切り拓く新しい物理」
４月２日
東京大学素粒子物理国際研究センター
磯部忠昭
1
研究動機
• LHC実験において、TeV領域におけるexoticな事象を探索したい
• とくにKK gluonの場合、生成断面積が大きくそのほとんどがトップ
ペアへ崩壊するとも言われている
– s(M=2TeV)~2pb, br(ttbar)=92.3%
– LHC 1st year run dataで検証できる物理候補の一つ
• Jet-ID等によるS/N改善がシグナル確認に必須
JHEP0709:074,2007
2
High-pT jet(top) IDにおける問題
• High-pT top構成の為に
は、通常のinvariant mass
解析では限界
– 例えばpT>500GeV/cのトッ
プでは、トップからくる粒子
のほとんどが一つのジェッ
トに含まれてしまう
• あたかもQCD eventのよう
に見えてしまい、ttbarイ
ベントの再構成が困難に
3
High-pT jet(主にtop)-ID の手法
1. Jetのinv. mass
2. Jetのsub-structureを見る
– 一種のクラスタリングアルゴリズムにおける、
ジェット同士をmergeする際の距離スケールを
exclusiveにリミットする
3. Non-isolated muonを指標にする
– t->bW (W->mn)
4. B-tagging
– どの程度のhigh-pTまで有用か
4
Jetのsub-structureを見る
• QCD jetsがフラグメント化する際の(pT)
スケールが、heavy particleの崩壊に比
べ非常に小さい事を利用する
– DGLAP QCD evolutionに即したjetのフラグメ
ント化
• ジェット中のsub-jetの数を数える
– 大きいジェット(R=0.6とか)中に含まれる小さ
いジェットの数を数える
– 小さいジェットはサンプルをもとに決定した、
パラメータをもとにexclusiveに再構成した
ジェット
kt ジェット構成アルゴリズムにおける
いわゆるジェット同士の距離スケール
dij  min( p , p ) R / R
2
Ti
2
Tj
2
ij
2
dに対しexclusiveに制限をつける
小さいRで再構成
大きいRで再構成
5
サンプルを用いたパラメータ調整
• KK gluonサンプルを用いてパラメータを調整する
• pythiaによるstring fragmentation
• ここではAlgorithmそのものを評価するため、Truthレベルで調
整・評価を行う(hadronic崩壊のみを使う)
• ktアルゴリズムを用いた時、dij=20GeV程度が最適値
• High-pTではpTによらず一定の数のsub-jetがカウントできる
Sub-jetの数 vs Jet-pt分布
プロットはX軸にプロファイルをとったもの
6
Jet sourceによる違い
pT>1TeV/cにおけるprojection
面積でnormalize
• High-pT topをもとに出したパラメータを使った上での、high-pT hadronic
W, high-pT light-quark jetにおけるふるまい。
• ハドロン崩壊イベントのみ
•
予測されるとおりのふるまいを見せる
• 80%のW->qqが2jetと判定される
7
Subjetを使ったjet-IDのパフォーマンス
Top
~0.63
~0.17
W
~0.03
Light quark
• Sub-jet>=3を要求することによるカット
• Light-quarkに対して強いrejection
• レプトニック等すべての崩壊モードを含む
8
KK-gluon観測への応用
sqrt(s)=10TeV, 積算ルミノシティ200pb-1
Cutなし
Subjet>=3, JetMass>=150GeV/cc
KK-gluon (M=1.5TeV)
QCD dijet
ttbar
•subjet解析による強いQCD-BGのrejection
•M=2TeV程度までのKK-gluon発見能力があると期待できる
•M=1.5TeVに対しては18s程度のsignificance
9
Sub-jet解析の応用
• topだけではなくWのhadronic decay IDにもそ
れなりに有用
• High-energy領域のカロリメータ較正に使えな
いか
– ttbarイベントを用いて、topの質量をベースにエネ
ルギースケールをあわせる
• 最近ではWH(H->bb)解析への応用がpropose
されている
– arxiv.org:0810.0409
10
Non-isolated muonを使ったtop-ID
11
b-tagging
12
まとめと展望
• Subjet解析は主にtopを目的としたHigh-pTのjetIDに有用である
• QCD-BGに埋もれて見えなかったKK gluonの発見
も可能になった
– sqrt(s)=10TeV, 200pb-1程度の統計で探索可能
• Non-isolated muonやb-taggingも同様にhigh-pT
のjet-IDに有用であると期待できる
• 実データに基づくsubjet解析の為のパラメータ
チューンが必要
13
dij  min( pTi2 , pTj2 ) Rij2 / R 2
2
dij  2 min( Ei2 , E 2j )(1  cos  ij ) / Ecm
dij  Rij2 / R 2
14

Download Report