Reconstructing vector-like top with fully hadronic decay

Reconstructing
vector-like top with
fully hadronic decay
東京大学
石川和哉
M.Endo, K.Hamaguchi, KI, M.Stoll
arXiv[140?.????]
松江現象論研究会 2014 2014/2/9
Reconstructing
vector-like top with
fully hadronic decay
東京大学
石川和哉
M.Endo, K.Hamaguchi, KI, M.Stoll
arXiv[140?.????]
松江現象論研究会 2014 2014/2/9
結論
vector-like topをreconstruct
LHCでピークを見ることが出来る！
ピークの位置 = mass(800GeV)
preliminary
目次
・導入
・手法
・実践
・結果
導入
Reconstructing
vector-like top with
fully hadronic decay
導入
Reconstructing
vector-like top with
fully hadronic decay
Vector-like top
・SUSY+Vector-like matters
[T.Moroi,Y.Okada.(1992)]
(g-2)μとmhを同時に説明
[M.Endo et.al.(2012),S.P.Martin et.al.(2012)]
LHC8TeVの結果、同時に説明出来る領域は残されてい
る→14TeVで見える可能性 mt 1TeV
[M.Endo,K.Hamaguchi,KI,S.Iwamoto,N.Yokozaki(2012)]
・Little Higgs Model
[N.Arkani-Hamed, et.al.(2001)]
Higgsがpseudo-NGボソン
collective symmetry breaking
→vector-like quarks 1TeV
Vector-like top
・SUSY+Vector-like matters
[T.Moroi,Y.Okada.(1992)]
(g-2)μとmhを同時に説明
[M.Endo et.al.(2012),S.P.Martin et.al.(2012)]
LHC8TeVの結果、同時に説明出来る領域は残されてい
る→14TeVで見える可能性 mt 1TeV
[M.Endo,K.Hamaguchi,KI,S.Iwamoto,N.Yokozaki(2012)]
・Little Higgs Model
vector-like top ∼ 1TeVは
魅力的なBSMの候補
[N.Arkani-Hamed, et.al.(2001)]
Higgsがpseudo-NGボソン
collective symmetry breaking
→vector-like quarks 1TeV
Vector-like top
Vector-like top
・崩壊
charge: 2/3
colored fermion
! !
L ! mt! t t
couplingによる
!
t → th, bW, tZ, , ,
・制限
600∼800GeV
Brによる
[ATLAS(2013),CMS (2013)]
Vector-like top
Vector-like top
・崩壊
charge: 2/3
colored fermion
!
! !
L ! mt! t t
couplingによる
t → th, bW, tZ, , ,
より詳しくvector-like
top
・制限
Brによる
600∼800GeV
の情報を探るのが目的
[ATLAS(2013),CMS (2013)]
Vector-like top
特に以下の場合を考える
!
t → th
Br(t →th) = 1
mt = 800GeV
mh=126GeV
Br(h→bb)=0.56
demonstrationのためのbenchmark point
導入
Reconstructing
vector-like top with
fully hadronic decay
導入
Reconstructing
vector-like top with
fully hadronic decay
vector-like topのfully hadronic
decayが考えられていない！
fully hadronic decay
t
t
_
t
h
b
W+
h
_
t
W-
b
_
b
_
b
b
_
b
fully hadronic decay
t
t
_
t
h
b
W+
h
_
t
W-
b
_
b
_
b
b
_
b
fully hadronic decay
t
t
_
t
h
b
W+
h
_
t
W-
b
_
b
_
b
b
_
b
fully hadronic decay
先行研究：(semi-)leptonic decay
[ATLAS(2013),CMS(2013) etc.]
b
[K.Harigaya et.al.(2012)]
t
l+
t
_
t
h
W+
h
_
t
Wq=u,d,c,s
ν
b
_
b
_
b
b
l (q)
ν(q)
_
b
fully hadronic decay
先行研究：(semi-)leptonic decay
[ATLAS(2013),CMS(2013) etc.]
b
[K.Harigaya et.al.(2012)]
t
l+ 利点
t
_
t
h
W+
h
_
t
Wq=u,d,c,s
ν ・QCD background
b
_
を落とせる
b
_
欠点
Br(W→lν)=0.32
b
b ・シグナルが少ない
l (q)
・missing energy
ν(q)
_ →reconstruct
b
難しい
fully hadronic decay
我々：fully hadronic decay
b
q
t
_
+
W
q
t
b
_
h
b
_
h
b
_
b
t
W
q
_
_
t
q
_
b
q=u,d,c,s
既存のstudyなし
fully hadronic decay
我々：fully hadronic decay
既存のstudyなし
b
Br(W→qq)=0.68
q 利点
t
_
・シグナルが多い
+
W
q
t
・t
が容易に
b
_
h
b
_ reconstruct出来る
h
b
_
欠点
b
t
W
q
_
_ ・QCD background
t
q が効きうる
_
b
q=u,d,c,s
fully hadronic decay
我々：fully hadronic decay
既存のstudyなし
b
Br(W→qq)=0.68
q 利点
t
_
・シグナルが多い
+
W
q
t
・t
が容易に
b
_
h
b
_ reconstruct出来る
h
b
_
欠点
b
t
W
q
_
_ ・QCD background
t
q が効きうる
_
b
q=u,d,c,s
fully hadronic decay
我々：fully hadronic decay
既存のstudyなし
b
Br(W→qq)=0.68
q 利点
t
_
・シグナルが多い
+
W
q
t
・t
が容易に
b
_
h
b
_ reconstruct出来る
h
b
_
欠点
b
t
W
q
_
_ ・QCD background
t
q が効きうる
_
b
q=u,d,c,s
fully hadronic decay
利点
欠点
・QCD
(semi)
background
leptonic
を落とせる
・シグナルが少ない
・reconstruct
難しい
full
・シグナルが多い
hadronic ・ピークが出来る
・QCD
background
が効きうる
fully hadronic decay
利点
欠点
backgroundを落とせれば、
・QCD
・シグナルが少ない
シグナルが多くエクセスが見え、
(semi)
background
・reconstruct
さらにピークも出来る！！
leptonic
を落とせる
full
・シグナルが多い
hadronic ・ピークが出来る
難しい
・QCD
background
が効きうる
導入
Reconstructing
vector-like top with
fully hadronic decay
導入
Reconstructing
vector-like top with
fully hadronic decay
目次
・導入
・手法
・実践
・結果
手法
1.Ht cut
2.multi-bottom cut
3.top tagging
4.Higgs tagging
5.reconstruct
background落として
t をreconstructする
1.Ht cut
Ht=Σjets¦PT¦
background
signal
1.Ht cut
Ht=Σjets¦PT¦
background
signal
2.multi-bottom cut
t
t
_
t
h
W+
h
_
t
W-
b
q
_
q
b
_
b
_
b
b
q
_
q
_
b
2.multi-bottom cut
t
t
_
t
h
W+
h
_
t
W-
b
q
_
q
b
_
b
_
b
b
q
_
q
_
b
6個のbが生成
→background
との差別化
(semi-)leptonicの場合に
やられているが、
[ATLAS(2013),CMS(2013) etc.]
[K.Harigaya et.al.(2012)]
fully hadronicでも
backgroundを落とせる
3.top tagging
t
t
_
t
h
W+
h
_
t
W-
fat-jet
b
HEPTopTagger
q
・full hadronic用の
_
top tagger
q
・fat-jetを
b
_
unclustering
b
_
b
・3つのsubjetを
b
探す
q
_
・top-candidateを
q
_
探す
b
[T.Plehn et.al.(2009)]
4.Higgs tagging
t
t
_
t
h
W+
h
_
t
W-
b
HiggsTagger
q
_
・自分で作った
q
・fat-jetを
b
_
unclustering
b
_
・2つのsubjetを
b
b
探す
q
_ fat-jet・higgs-candidateを
q
探す
_
b
5.reconstruct
t
t
_
t
h
W+
h
_
t
W-
b
q
_
q
b
_
b
_
b
b
q
_
q
_
b
t
h
h
t
5.reconstruct
t
t
_
t
h
W+
h
_
t
W-
b
q
_
q
b
_
b
_
b
b
q
_
q
_
b
t
h
h
t
t
t
目次
・導入
・手法
・実践
・結果
set up
LHC14TeV 100fb-1
・signal
2015年スタート 2017年頃？
mt =800GeV
Br(t →th) = 1
t t →thth→bjjbbbjjbb
・main background
bb, bbbb, tt, ttbb, tth
実践
1.Ht cut
Ht
1200 GeV
2.multi-bottom cut
4 or 5 bottoms
3.top tagging
1 top
4.Higgs tagging
1 higgs
5.reconstruct
実践 (1.Ht cut)
preliminary
LHC14TeV 100fb-1
signal (mt =800GeV)
t t →thth→bjjbbbjjbb
実践 (1.Ht cut)
preliminary
LHC14TeV 100fb-1
signal (mt =800GeV)
t t →thth→bjjbbbjjbb
実践 (2.multi-bottom)
preliminary
LHC14TeV 100fb-1
bottom tag eﬃciency
b : 70%, c :10%, udsg : 1%
signal (mt =800GeV)
t t →thth→bjjbbbjjbb
実践 (2.multi-bottom)
preliminary
LHC14TeV 100fb-1
bottom tag eﬃciency
b : 70%, c :10%, udsg : 1%
signal (mt =800GeV)
t t →thth→bjjbbbjjbb
実践 (3,4.top,higgs tag)
preliminary
LHC14TeV 100fb-1
signal (mt =800GeV)
t t →thth→bjjbbbjjbb
実践 (3,4.top,higgs tag)
preliminary
LHC14TeV 100fb-1
signal (mt =800GeV)
t t →thth→bjjbbbjjbb
実践 (3,4.top,higgs tag)
preliminary
signalのexcess
LHC14TeV 100fb-1
signal (mt =800GeV)
t t →thth→bjjbbbjjbb
実践 (5.reconstruct)
・tagしたtopとhiggsからmthを
reconstruct
・tagged-higgsが２つある場合はより
topから遠い方のhiggsを選択
t
choose max(ΔR(t,hi))
h
p
t
t
t
p
h
目次
・導入
・手法
・実践
・結果
結果 (4b1t2h)
preliminary
mt =800GeV
結果 (5b1t1h)
preliminary
mt =800GeV
結果 (5b1t2h)
preliminary
mt =800GeV
結論
vector-like topのfully hadronic
decayが考えられていない！
→調べた
・Ht,multi-b,top,higgs cutにより
backgroundを落とすことが出来る
・signalのexcessがある
・ピークを作ることが出来る
→質量が分かる
結論
今後
・質量の測定の精度を求める/上げる
・semi-leptonicでもreconstruct
出来るかも
・t →tZの崩壊にも適用できそう
結論
LHCでピークを見ることが出来る！
preliminary

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