光子光子衝突型線型加速器におけるγγ

光子光子衝突型線型加速器におけ
るγγ->HH反応の研究
広島大先端研、高エ研A
前田望、池松克昌A、栗原良将A、高橋
徹、藤井恵介A、他ILCワーキンググ
ループ
ILCとPLC
のオプションとして光子
光子衝突型線形加速器(PLC)
が考案されている。
ヒッグス粒子の2光子崩壊幅
などPLCの基本的な物理量の
測定に関する研究は行われ
ている。
ILC
PLC
によるrare processの測定可能性について検討を行ってい
ヒッグス粒子の自己結合
のイベントからヒッグスの自己結合定数
を測定したい。
γγ->HH
λ=λSM(1+δκ)
粒子の終状態
ループを通した生
成
・低エネルギーで起きる。
e e 反応に比べ
・λの反応断面積に対する寄与が違
て
う。
→PLCで測定可能かどうか、シミュレーションを通して検討し
2
+ -
エネルギーの最適化
sensitivity =
N (δκ ) − N SM
=
L ησ (δκ ) − η ′σ SM
L(ησ (δκ ) + η Bσ B )
σ (δκ ) − σ SM
→ sensitivity = L
N obs
σ (δκ )
ルミノシ
ティ η:検出
効率 σ:反
応断面積 =120GeV
ヒッグスの質量
L:
バックグラウンド
(+,+), (-,-)
多量のバックグラウン
ドγγ->WW ( 90pb)
～
シグナルと似たバッ
クグラウンド
γγ->ZZ (
～60fb)
→十分にバックグラウ
ンドを除去することが
可能かどうか,これをシ
ミュレーションを通し
て考察する.
ルミノシティ分布
光子光子衝突の全ルミノシティ = 1.26×10 cm
s
シグナルの有効反応断面積
= 0.013fb → 16event/year
γγ->WWの有効反応断面積
= 11600fb → 1.467×10 event/year
γγ->ZZの有効反応断面積
= 6fb → 7.6×10 event/year
η <10 が要求され
る。
35
2 -1
7
3
B
-6
-
解析(γγ->WWの除去)
n
バックグラウンド : γγ>WW
W -> ud or cs or eν …
分岐比の大きいHH->4bの反応を選び出すと,同じ
4jetモードであるWW->4quarkがバックグラウンド
になる.
シグナル : γγ->HH
H -> bB or WW* or gg …
n
→粒子を再構成し,χ2分布とb-taggingにより区別す
2は次のように定義する.
2
2
る.
χ
M1, M2 = 再構成された粒子の質量
(
M
−
M
)
(
M
−
M
)
2
1
2
χ =
+
M = MH or MW ，σ2j = 2jetの質量分解
2
2
σ2j
σ2j
能
b-taggingにはnsig法を用いた.
b-taggingとχ2分布による選別
b-tag requirement : nsig=3.5, noffv=2
condition
nocut
# of jets = 4
# of btagged jets = 4
χ 2 cut
# of BG
5.00E+07
4.04E+07
68
1
# of Signal
5.00E+04
4.97E+04
7.27E+03
5.48E+03
Background : 50,000,000event -> 1event
Signal : 50,000event -> 5,483event
(ηSignal=0.110)
PLCを5年間走らせると、
16events/year×5years×0.110 ≒ 9events → 2.75σ
ニューラルネットによる最適化
γγ->ZZのイベント数見積もり
ZZの分岐として次のものが考えられる.
q = light quark
bbqq (12.9%), ccqq (10.3%), qqqq (18.3%),
bbbb (2.28%), bbcc (3.62%), cccc (1.44%)
で除去できない．
bbcc, cccc……b-tagを最適化して除去することを考え
る。
bbbb……b-tag
→シミュレーションでγγ->ZZのイベントを確
かめ,除去可能かどうかを調べる.
→γγ->ZZのイベントジェネレータが必要.
まとめ
n
n
n
n
n
PLCを用いたヒッグスの自己結合定数λの精密測定
が可能かどうかを検討している.
120GeVのヒッグス粒子の観測については,光子衝
突の最適エネルギーは300GeV.
PLCのパラメータセット(高ルミノシティ)では,
ヒッグスの対生成のイベントは16event/year期待
される.
γγ->WWのバックグラウンドはb-tagとχ2分布から
殆どを除去できる.
γγ->ZZについて、その詳細を見るためにジェネ
レータが必要である.
バックアップスライド
nsig法
b-tagとしてnsig法を採用した.
L
Interaction
Point
L
Decay of
b-hadron
測定誤差
nsig = L/σL (σL :
)
noffv = nsig以上のLを持つトラックの数
→noffv以上のトラックを持つ場合に,これをbquarkと見做す.

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