Messung der Higgs-Tensor-Kopplung im H ZZ 4l-Zerfallskanal mit dem ATLAS-Detektor

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Barbara Eberhardt
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1 Messun der is-tensor-kopplun im ZZ 4l-Zerfallskanal mit dem ATLAS-Detektor DPG-Frühjahrstaun Münster 2017 Verena Walbrecht Betreuer: Sandra Kortner Max-Planck-Institut für Physik (Werner-eisenber-Institut) 27. März 2017

2 Einführun Messun der is-tensor-kopplun Zusammenfassun Run-I-Messun der CP-Eienschaften des is-boson Vorhersae des SM: Skalares CP-erades Teilchen (J P =0 + ) Im Verleich zu 0, 1 ± oder 2 ± ist die Spin ypothese von den Run I Daten bevorzut Aber: Kleine Beimischunen z.b. des 0 Zustandes zu dem 0 + Zustand sind noch mölich (BSM): BSM = cos(α) sin(α) 0 CP 0 ± = ± 0 ± CP BSM = ± BSM CP Verletzun Konjuation CP-erade skalar Spin: J 0 Ladun: C +1 Parität: P +1 J P 0 + SM is-boson Dieser Vortra: Untersuchun von mölichen kleinen BSM Beimischunen im Rahmen einer Effektiven Feld Theorie (EFT) 27/03/2017 V. Walbrecht - Messun der is-tensor-kopplun 2/11

3 Einführun Messun der is-tensor-kopplun Zusammenfassun Messun anomaler Kopplunen Annahme in der EFT: Physik jenseits des SM tritt erst bei einer Enerie Skala Λ auf, die sehr viel rößer ist als die Wechselwirkunsenerie E Λ Diese Studie: Cut-off Enerie Λ=1 TeV Annahme einer punktförmien -Wechselwirkun { [ ] 1 VV-Vertex: SM CP-erade (κ L = κ cos α 2 µ µ + + SM ) µ µ -Vertex: SM CP-erade (κ ) 1 anomal CP-unerade [ κ cos α µν 4,µν + κ sin α µν,µν] } (κ A ) X X Z Z Annahme hier: κ cos α = 1 und κ cos α = 1 = Kopplunsstärke im SM/MSSM κ = Koppluns-Parameter X = Spin 0 Feld µν = 1/2ϵ µνρσ ρσ µν = µ ν ν µ + µ µ 27/03/2017 V. Walbrecht - Messun der is-tensor-kopplun 3/11

4 Einführun Messun der is-tensor-kopplun Zusammenfassun Der ZZ 4l - Zerfallskanal Sinal: Dominanter Unterrund: Z Z l ± = e ±, µ ± ZZ Z/γ Z/γ Abschätzun durch Monte-Carlo-Simulation Kleinere Unterrund-Beiträe: Mindestens ein Lepton stammt aus einem Jet Z + jets Z t t t t W + W νl b b νl Datenbasierte Abschätzun 27/03/2017 V. Walbrecht - Messun der is-tensor-kopplun 4/11

5 Einführun Messun der is-tensor-kopplun Zusammenfassun Erebnis der ZZ 4l - Analyse Massenspektrum nach der Ereinisselektion (L =14.8 fb 1 ) Gute Beschreibun der Daten mit der Simulation Im Folenden: L =36.1 fb 1 (voller Datensatz) Events/2.5 GeV Run II: ( ) n exp =32.0 ± Data ATLAS Preliminary is (m = 125 GeV) ZZ* ZZ* 4l 30 Z+jets, tt 1 13 TeV, 14.8 fb tt+v, VVV Uncertainty ATLAS-CONF n obs =44.0 ± m 4l [GeV] Wieder-Beobachtun des is-boson mit Run II 27/03/2017 V. Walbrecht - Messun der is-tensor-kopplun 5/11

6 Einführun Messun der is-tensor-kopplun Zusammenfassun Messun der -Tensor-Kopplun Produktions- und Zerfallsraten sind abhänin von den anomalen Kopplunen: Produktion: Abhänikeit: F t/b κ 2 κ 2 A Zerfall: ZZ 4l σ F κ 2 A Z κ 2 SM VBF Z κ 2 SM Produktionsraten sind sensitiv auf kleine A-BSM-Beimischunen 27/03/2017 V. Walbrecht - Messun der is-tensor-kopplun 6/11

7 Einführun Messun der is-tensor-kopplun Zusammenfassun Messun der -Tensor-Kopplun Produktions- und Zerfallsraten sind abhänin von den anomalen Kopplunen: Produktion: Abhänikeit: F t/b κ 2 κ 2 A σ at LO [pb] Zerfall: MadGraph5_aMC@NLO at LO Standalone, F VBF ZZ 25 4l s = 13TeV σ F κ 2 A κ 2 SM VBF Z Z κ 2 SM σ VBF,BSM= σ F,SM =16.5 pb σ VBF,SM =4.4 pb Produktionsraten sind sensitiv auf kleine A-BSM-Beimischunen 0 κ A sin(α) 27/03/2017 V. Walbrecht - Messun der is-tensor-kopplun 6/11

8 Einführun Messun der is-tensor-kopplun Zusammenfassun Kateorisierun der Ereinisse Unterteilun der Ereinisse nach Produktionsmechanismen: Für SM is-boson mit m =125 GeV Work in Proress F n jet = 0,1 VBF 2 jet, m jj>120 GeV F VBF t/b 87.4% 6.8% V-hadronisch 2 jet, m jj<120 GeV V-leptonisch 1 zusätzliches l V 4.0% tt t/b 1 n b,jet und 4 n jet F VBF W Z tt tt 1.8% t/ b 27/03/2017 V. Walbrecht - Messun der is-tensor-kopplun 7/11

9 Einführun Messun der is-tensor-kopplun Zusammenfassun Sinal-Modellierun Kontinuierliches Sinalmodell um das zu erwartende Sinal in Abhänikeit der BSM Kopplun zu beschreiben (κ A ) Sat kinematische Verteilunen und Wirkunsuerschnitte an jedem Punkt des Parameterraums voraus basierend auf einem diskreten Set von simulierten Einans-Templates Ausans-Verteilun N input N out ( κ out ) = w i ( κ out ; κ i ) N i ( κ i ) κ = (κ SM, κ, κ A ) i=1 Einans-Verteilun Gewicht 27/03/2017 V. Walbrecht - Messun der is-tensor-kopplun 8/11

10 Einführun Messun der is-tensor-kopplun Zusammenfassun Erebnis der -Tensor-Koppluns Messun Messun von κ A sin α: Verleich der beobachteten Anzahl an Ereinissen in jeder Kateorie mit der vom Sinal-Modell vorheresaten Anzahl Erwartete Anzahl an Ereinissen für SM Sinal mit 118 GeV<m 4l <129 GeV (L =36.1 fb 1 ): Ereinis F V- VBF V- tt Total Kateorie hadronisch leptonisch Sinal 43.19± ± ± ± ± ±5.00 ZZ 17.34± ± ± ± ± ±1.70 Z+jets,tt 03.02± ± ± ± ± ±0.23 Erwartet 63.40± ± ± ± ± ±5.00 Test-Statistik: (κ) = 2 ln L(κ) L(ˆκ) = 2 ln(l) L(ˆκ) ist das Maximum des Likelihoods jd Work in Proress 27/03/2017 V. Walbrecht - Messun der is-tensor-kopplun 9/11

11 Einführun Messun der is-tensor-kopplun Zusammenfassun Erebnis der Tensor-Koppluns Messun Erwartete Verteilun der Test Statistik für ein SM is-boson: Auseschlossene Bereiche bei 95% CL -2ln λ ATLAS Work in Proress s = 13 TeV, 36.1 fb ZZ* 4l κ SM = 1 95% CL 68% CL SM expected s α κ A -1 κ SM cos α=1 κ cos α=1 Erwarteter erlaubter Bereich im 95% Konfidenzintervall (CL): [-0.48,0.49] 27/03/2017 V. Walbrecht - Messun der is-tensor-kopplun 10/11

12 Einführun Messun der is-tensor-kopplun Zusammenfassun Zusammenfassun Wieder-Beobachtun des is-bosons mit den Run II Daten im Zerfallskanal ZZ 4l Erstmalie Messun der anomalen -Kopplun im Zerfallskanal ZZ 4l Sensitiviät der Messun limitiert mit den jetzien Daten Erlaubte erwartete Abweichun vom SM bei einem Konfidenzniveau von 95% : κ A sin(α) 0.49 Ausblick: Steierun der Sensitiviät durch Berücksichtiun der kinematischen Verteilunen von ϕ jj in Ereinissen mit 2 Jets mehr Statistik erforderlich 27/03/2017 V. Walbrecht - Messun der is-tensor-kopplun 11/11

13 ANANG 27/03/2017 V. Walbrecht - Messun der is-tensor-kopplun

14 Erwartete Ereinisse in Kateorien Expected Events ATLAS Work in proress F: ZZ 4l, s -1 = 13TeV, L dt = 36.1 fb 0-jet (F) 1-jet (F) V-hadronic VBF κ A sin(α) 27/03/2017 V. Walbrecht - Messun der is-tensor-kopplun Anh. 1

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