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le Run II le Run II de l’exp de l’exp é é rience rience D0 D0 Recherche de la supersymétrie Recherche de la supersymétrie (Premiers résultats et perspectives) (Premiers résultats et perspectives) Auguste BESSON Auguste BESSON Séminaire IPN-Lyon 6 mars 2003

Le Run II de lexpérience D0 Recherche de la supersymétrie (Premiers résultats et perspectives) Auguste BESSON Séminaire IPN-Lyon 6 mars 2003

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le Run IIle Run II de l’expde l’expéérience D0rience D0le Run IIle Run II de l’expde l’expéérience D0rience D0

Recherche de la supersymétrieRecherche de la supersymétrie(Premiers résultats et perspectives)(Premiers résultats et perspectives)

Auguste BESSONAuguste BESSON

Séminaire IPN-Lyon6 mars 2003

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6 mars 2003 Auguste BESSON 2

PlanPlanPlanPlan

I.I. Le TeVatron et D0Le TeVatron et D0- L’accélérateurL’accélérateur– LuminositéLuminosité– Détecteur D0 Détecteur D0 – DéclenchementDéclenchement

II.II. SupersymétrieSupersymétrie– introduction SUSYintroduction SUSY– mSUGRAmSUGRA– RPVRPV– GMSBGMSB

III.III. Recherche du HiggsRecherche du Higgs

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6 mars 2003 Auguste BESSON 3

Le TeVatronLe TeVatronLe TeVatronLe TeVatron

• collisionneur p-pbarcollisionneur p-pbar• DDéébut Run II : but Run II :

11erer Mars 2001 Mars 2001

• ÉÉnergienergie– De 1.8 De 1.8 àà 1.96 TeV 1.96 TeV

• LuminositLuminositéé– Nouvel injecteur : Nouvel injecteur :

Main injectorMain injector– Nombre de paquets : Nombre de paquets :

6 x 6 6 x 6 → → 336 x 36 6 x 36 – production antiprotons production antiprotons – Recyclage des antiprotons Recyclage des antiprotons

::

Recycler Recycler (Run IIb)(Run IIb)

Main Injector & Recycler

Tevatron

p source

Booster

p

p CDFDØ

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6 mars 2003 Auguste BESSON 4

Le TeVatronLe TeVatronLe TeVatronLe TeVatron

Run 1bRun 1b Run 2aRun 2a Run 2bRun 2bDateDate 1990-961990-96 2001-20042001-2004 ~ 2004-2007~ 2004-2007

p/paquet p/paquet (10(101111)) 2.32.3 2.72.7 2.72.7pbar/paquet pbar/paquet (10(101010)) 5.55.5 3.03.0 1010

paquetspaquets 6 x 66 x 6 36 x 3636 x 36 140 x 103140 x 103Longueur des paquets Longueur des paquets

(cm)(cm)6060 3737 3737

Temps entre les paquets Temps entre les paquets (ns)(ns)

~ 3500~ 3500 396396 132 ?132 ?

interactions/croisementinteractions/croisement 2.52.5 2.32.3 4.84.8 angle de croisement angle de croisement

((rad)rad)00 00 136136

p/p emittance p/p emittance (mm mrad)(mm mrad) 2323/13/13 2020/15/15 2020/15/15s s (TeV)(TeV) 1.81.8 1.961.96 1.961.96

L instantanéeL instantanée (10(103131cmcm-2-2ss--

11))0.160.16 8.68.6 5252

∫∫Ldt Ldt (pb(pb-1-1/semaine)/semaine) 3.23.2 17.317.3 105105∫∫Ldt Ldt totale (fbtotale (fb-1-1)) ~ 0.13~ 0.13 ~ 2~ 2 ~ 10-15~ 10-15

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6 mars 2003 Auguste BESSON 5

Run IIa : Run IIa : Luminosité actuelleLuminosité actuelleRun IIa : Run IIa : Luminosité actuelleLuminosité actuelle

Luminosité maximale atteinteLuminosité maximale atteinte = 3.5 = 3.5 x 10x 103131 cm cm-2-2ss-1-1

Facteur 2 manquantFacteur 2 manquant

• ∫ ∫L.dt L.dt ddélivréeélivrée ~ 180 pb~ 180 pb-1-1 (1(1erer mars 03) mars 03)

• ∫ ∫L.dt L.dt sur bandesur bande ~ 80 pb~ 80 pb-1-1 (1(1erer mars 03) mars 03)

~ 220 x 10~ 220 x 1066 événements. événements.

date (jusqu’à sept. 2002)

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6 mars 2003 Auguste BESSON 6

Efficacité « data to tape »Efficacité « data to tape »Efficacité « data to tape »Efficacité « data to tape »

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6 mars 2003 Auguste BESSON 7

La collaboration DØLa collaboration DØLa collaboration DØLa collaboration DØ

~ 650 ~ 650 physiciensphysiciens~ 70 ~ 70 institutionsinstitutions 18 pays18 pays

6 labos IN2P36 labos IN2P3(+CEA)(+CEA)

~ 60 fran~ 60 franççais.ais.dont 12 dont 12 thésardsthésards

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6 mars 2003 Auguste BESSON 8

Le dLe détecteur étecteur DØDØLe dLe détecteur étecteur DØDØ

• Run IRun I- excellent calorimexcellent calorimètreètre

- LAr/U, hermLAr/U, herméétique, tique, compensationcompensation

• Run II upgradeRun II upgrade- tracestraces

- DDéétecteur de vertextecteur de vertex au siliciumau silicium

- DDéétecteur de tracestecteur de tracesà fà fibres scintillantesibres scintillantes- solsoléénoide noide

- 2 Teslas2 Teslas- Pied de gerbePied de gerbe- DDéétecteur muonstecteur muons- ÉÉlectroniquelectronique- Calibration Calo.Calibration Calo.- Syst- Systèème de dme de dééclenchementclenchement

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6 mars 2003 Auguste BESSON 9

1.2 m

p

p

Le dLe déétecteur de vertex (SMT)tecteur de vertex (SMT) Le dLe déétecteur de vertex (SMT)tecteur de vertex (SMT)

• Détecteur au siliciumDétecteur au silicium– 6 barils de 4 couches6 barils de 4 couches– 12 disques centraux “F”12 disques centraux “F”– 4 disques avants “H”4 disques avants “H”– 790 000 voies d’électronique790 000 voies d’électronique

• PerformancesPerformances– Reconstruction des vertexReconstruction des vertex

Primaires:Primaires: vertex vertex = 15-30 = 15-30 m(r-m(r-)) Second.:Second.: vertex vertex = 40 = 40 m(r-m(r-); 100 ); 100 m(r-z)m(r-z)

– Couverture Couverture < 3< 3– Résistance aux radiationsRésistance aux radiations 1Mrad1Mrad– B-tagging:B-tagging:

rejection jets gluons/quarks lrejection jets gluons/quarks léégersgers

BarilsBarils

50 cm

Disques FDisques F Disques HDisques H

1/2 du d1/2 du déétecteurtecteur

Crucial pour top/bCrucial pour top/bCrucial pour top/bCrucial pour top/b

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6 mars 2003 Auguste BESSON 10

Le dLe déétecteur de traces (CFT)tecteur de traces (CFT) Le dLe déétecteur de traces (CFT)tecteur de traces (CFT)

• Détecteur à fibres scintillantesDétecteur à fibres scintillantes– Fibres scintillantes 830 Fibres scintillantes 830 µm diam.µm diam.– ||ηη| | ≤≤ 1.7; rayon : 20-50 cm 1.7; rayon : 20-50 cm– 8 “super couches” ; angle stereo 3 deg.8 “super couches” ; angle stereo 3 deg.– 74 000 voies de lectures reliées à74 000 voies de lectures reliées à

Des VLPC (Visible Light Photon Counters)Des VLPC (Visible Light Photon Counters)

• PerformancesPerformances– Ident. Ident. /e/e±±; ; Signe des eSigne des e±± – Résolution position ~ 100 Résolution position ~ 100 µmµm

InstrumentInstrumentéé àà ~100% ~100%InstrumentInstrumentéé àà ~100% ~100%

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6 mars 2003 Auguste BESSON 11

• PreshowersPreshowers- scintillateurs + absorbeurs Pb- scintillateurs + absorbeurs Pb

- Central (CPS) : monté sur le solenoide (|| < 1.2)

- Avant (FPS) : monté sur les calos bouchons

(1.4 <||<2.5)

• ICD (Inter Cryostat Detector)ICD (Inter Cryostat Detector)- scintillateurs - scintillateurs 1.1<||<1.4

• PerformancesPerformances- position: 1.4 mm/e- de 10 GeVposition: 1.4 mm/e- de 10 GeV- Déclenchement E.M. bas pTDéclenchement E.M. bas pT- Séparation Séparation / / 00

- Déclenchement niv.1Déclenchement niv.1- Preshower avant: pas encore de lecture

Pied de Pied de gerbegerbe

Pied de Pied de gerbegerbe

SMT

SMT

SMT

FPSFPS

ICDICD

CPSCPS

SolénoideSolénoide

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LeLe calorimcalorimèètretreLeLe calorimcalorimèètretre

• Échantillonnage : Échantillonnage : Argon Argon liquideliquide

Temps de dérive ~ 430 ns.Temps de dérive ~ 430 ns.• Absorbeur : Absorbeur : U/Cu,Acier.U/Cu,Acier.

– compact et hermétiquecompact et hermétique||| < 4.2 (| < 4.2 ( 2 2oo))– Compensation Compensation e/e/ 1 1– Pureté argon importante Pureté argon importante

< 0.15 ppm< 0.15 ppm– Segmentation fineSegmentation fine

5000 tours 5000 tours x x = 0.1 x 0.1 = 0.1 x 0.14 couches EM4 couches EM• Résolution :Résolution :

ee: :

Had.: Had.: EE/E ~ 45% / √E/E ~ 45% / √E

Z

y

x

p

U absorbeur3, 4 ou 6 mm

EMEMEMEM

FHFHFHFH

CHCHCHCH OHOHOHOH

MHMH

IHIHIHIHEMEMEMEM

L. Ar. gap 2.3 mm

2

222

2)23.0()202.0(

)004.0(EEE

E

2

222

2)23.0()202.0(

)004.0(EEE

E

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6 mars 2003 Auguste BESSON 13

Les chambres Les chambres àà muonsmuons

Les chambres Les chambres àà muonsmuons

• Tubes prop. Tubes prop. àà d déérive (PDT) rive (PDT) et Scintillateurs: et Scintillateurs: 3 couches A,B,C3 couches A,B,C

• Toroide Toroide entre couche A et Bentre couche A et B

• PerformancesPerformances– Mesure de l’impulsion peu préciseMesure de l’impulsion peu précise

(association tracker central)(association tracker central)– Bonne résolution en tempsBonne résolution en temps

des scintillateurs (~2.5 ns)des scintillateurs (~2.5 ns)

Rejection des cosmiquesRejection des cosmiques

ddééclenchementclenchement

Candidat Z Candidat Z ++--

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6 mars 2003 Auguste BESSON 15

Toroide

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6 mars 2003 Auguste BESSON 16

SystSystèème de dme de dééclenchementclenchementSystSystèème de dme de dééclenchementclenchement

• LuminositLuminosité instantanée :é instantanée : ~ x 50x 50

• Temps de croisement :Temps de croisement : 3.5 3.5 µs µs → 396 ns → 132 ns ?→ 396 ns → 132 ns ?

• Section efficace totale : Section efficace totale : ~ 45 mb~ 45 mb

• Système de déclenchement :Système de déclenchement : 2.5 MHz2.5 MHz3 niveaux successifs3 niveaux successifs– Niveau 1 ~ 10 kHzNiveau 1 ~ 10 kHzélectroniqueélectronique– Niveau 2 ~ 1 kHzNiveau 2 ~ 1 kHzPréprocesseursPréprocesseurs– Niveau 3 ~ 50 HzNiveau 3 ~ 50 HzInformatiqueInformatique

• Exemple EM_HIExemple EM_HIN1 : Tour de 15 GeVN1 : Tour de 15 GeVN3 : candidat e.m. N3 : candidat e.m.

pT > 15 GeV ; pT > 15 GeV ; <1.5 <1.5

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6 mars 2003 Auguste BESSON 17

• QCDQCD• Physique électrofaiblePhysique électrofaible

- Masse du W, Masse du W, WW, sin, sin22WW, Z, Z→→bb, bb, tests couplages WWZ,ZZtests couplages WWZ,ZZ

• Physique du bPhysique du b- Oscillation du BOscillation du Bss, , masses, masses,

ddéésintsintéégrations rares, grations rares, sin 2sin 2,, violation CP , violation CP , sections efficaces, dijets bb, temps de sections efficaces, dijets bb, temps de

vies,…vies,…

• Physique du topPhysique du top- Masse du top, Br, d- Masse du top, Br, déésintsintéégrations rares, single top, grations rares, single top, tttt,…,…

• Au delAu delàà du mod du modèèle standard :le standard :- SupersymSupersyméétrietrie (SUGRA, GMSB, RPV,…), leptoquarks, (SUGRA, GMSB, RPV,…), leptoquarks,

dimensions suppldimensions suppléémentaires,…mentaires,…

• Recherche du HiggsRecherche du Higgs

Un programme de physique trUn programme de physique trèès riches richeUn programme de physique trUn programme de physique trèès riches riche

dd BB 00

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SupersymétrieSupersymétrieSupersymétrieSupersymétrie

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6 mars 2003 Auguste BESSON 19

Pourquoi la Supersymétrie ?Pourquoi la Supersymétrie ?Pourquoi la Supersymétrie ?Pourquoi la Supersymétrie ?• Larges succès du Modèle StandardLarges succès du Modèle Standard

• Insuffisances du S.M.Insuffisances du S.M.– nombreux paramètres libres nombreux paramètres libres (3 couplages, 4 (3 couplages, 4 CKM, 9 masses, 2 secteur Higgs)CKM, 9 masses, 2 secteur Higgs)– Nombre de famille de fermionsNombre de famille de fermions– Hiérarchie entre les masses des fermionsHiérarchie entre les masses des fermions– Brisure symétrie électrofaibleBrisure symétrie électrofaible– Quid de la Gravitation ?Quid de la Gravitation ?

• Corrections radiatives Corrections radiatives à la masse du Higgs : à la masse du Higgs :

– Problèmes de hiérarchieProblèmes de hiérarchie

• Convergence des constantes de couplageConvergence des constantes de couplage

S.M. = Théorie effective S.M. = Théorie effective àà basse énergie basse énergie d’une théorie plus fondamentale.d’une théorie plus fondamentale.

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6 mars 2003 Auguste BESSON 20

– ththééorie la plus prometteuse pour orie la plus prometteuse pour éétendre le Modtendre le Modèèle le Standard Standard

– rréésout le pb des divergences quadratiques du Higgssout le pb des divergences quadratiques du Higgs– permet la convergence des constantes de couplages permet la convergence des constantes de couplages àà l’ l’ééchelle chelle

GUT GUT – large spectre de nouvelles particuleslarge spectre de nouvelles particules

• Particule Standard Particule Standard partenaire SUSY partenaire SUSY– mmêmes nombres quantiques, êmes nombres quantiques, mmêmes massesêmes masses– spin différent de ½ spin différent de ½ mais...mais...– ExpérimentalementExpérimentalement aucune particule SUSY détectée aucune particule SUSY détectée

La SUSY est une symétrie briséeLa SUSY est une symétrie brisée..• Dans la plupart des modDans la plupart des modèèlesles

- particules SUSY produites par paires.- particules SUSY produites par paires.

- La particule SUSY la plus l- La particule SUSY la plus lééggèère re 110 0 (LSP) est stable et (LSP) est stable et

s’s’ééchappe du dchappe du déétecteur.tecteur. • Modèle Standard Supersymétrique Minimal (MSSM)Modèle Standard Supersymétrique Minimal (MSSM)

- Modèle le plus général mais plus de 100 paramètres- Modèle le plus général mais plus de 100 paramètres

llgggqqqpp jijiji

~~,~~,~~,~~,~~,~~,~~ 000

SUSY: une symétrie fermion-SUSY: une symétrie fermion-bosonboson

SUSY: une symétrie fermion-SUSY: une symétrie fermion-bosonboson

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6 mars 2003 Auguste BESSON 21

un soupçon de théorieun soupçon de théorieun soupçon de théorieun soupçon de théorie• Principe de base: Principe de base: Construction d’une théorie SUSYConstruction d’une théorie SUSY• Particule Standard Particule Standard partenaire SUSY partenaire SUSY

Générateurs SUSY : spineurs anti-commutatifsGénérateurs SUSY : spineurs anti-commutatifs

+ Action + Action SS invariante sous une transformation susy invariante sous une transformation susy SS

= le lagrangien se transforme comme une derivée = le lagrangien se transforme comme une derivée totale.totale.+ alg+ algèbre SUSY fermée èbre SUSY fermée

+ invariance de jauge+ invariance de jauge

+ termes de brisures SUSY “soft” (pas de div.quad.)+ termes de brisures SUSY “soft” (pas de div.quad.)

BosonFermionQFermionBosonQ ||;||

champ scalaire (spin 0); champ scalaire (spin 0); spineur (spin 1/2) spineur (spin 1/2)Lagrangien = L(Lagrangien = L(,,) ) SS ; ; SS

S = S = L.dL.d44x x S S L.dL.d44x = 0x = 0

champ scalaire (spin 0); champ scalaire (spin 0); spineur (spin 1/2) spineur (spin 1/2)Lagrangien = L(Lagrangien = L(,,) ) SS ; ; SS

S = S = L.dL.d44x x S S L.dL.d44x = 0x = 0

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6 mars 2003 Auguste BESSON 22

Convergence des constantesConvergence des constantes de de couplagescouplages

Convergence des constantesConvergence des constantes de de couplagescouplages

ModModèle Standardèle Standard Modèle SUSYModèle SUSYÉchelle d’énergie Q (GeV)Échelle d’énergie Q (GeV)

1/1/ii

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6 mars 2003 Auguste BESSON 23

• Corrections radiatives Corrections radiatives de la masse du Higgsde la masse du Higgs

• Or Or Si (GUT) Si (GUT) • Réglage fin Réglage fin à 25 décimales…à 25 décimales…

Le problème de hiérarchieLe problème de hiérarchieLe problème de hiérarchieLe problème de hiérarchie

22

0

22

0

2~ mmmm

HH

22

0

22

0

2~ mmmm

HH

mmHH Masse du Higgs effective Masse du Higgs effectivemm00 Masse non corrigée Masse non corrigéemmHH Corrections radiatives Corrections radiatives coupure ultra-violettecoupure ultra-violette

GeV10~ 1615 GeV10~ 1615262

GeV10mH

262

GeV10mH

Apparition d’une nouvelle physique à l’ordre du TeV ?Apparition d’une nouvelle physique à l’ordre du TeV ? Soit pas de particule scalaire fondamentale (technicouleur)Soit pas de particule scalaire fondamentale (technicouleur) Soit Soit une théorie qui annule ces divergence quadratiques une théorie qui annule ces divergence quadratiques

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6 mars 2003 Auguste BESSON 24

Le problLe problèème de hiérarchie me de hiérarchie résolurésolu

Le problLe problèème de hiérarchie me de hiérarchie résolurésolu

• Les corrections Les corrections radiatives deviennent:radiatives deviennent:

• Contributions f/b Contributions f/b opposées.opposées.

• MêMême pour des me pour des differences de masses de differences de masses de l’ordre de 1 TeV,l’ordre de 1 TeV,

Les divergences quadratiques Les divergences quadratiques disparaissent.disparaissent.

22~

2bb

mmm 22~

2bb

mmm

Les masses des particulesLes masses des particulesSUSY sont attendues SUSY sont attendues ààl’ordre du TeV.l’ordre du TeV.

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6 mars 2003 Auguste BESSON 25

brisure de la SUSYbrisure de la SUSYbrisure de la SUSYbrisure de la SUSY• La manière dont la SUSY est brisée n’est La manière dont la SUSY est brisée n’est

pas connuepas connue

différents modèlesdifférents modèles• supergravitésupergravité• GMSB GMSB (Gauge mediated supersymmetry breaking)(Gauge mediated supersymmetry breaking)

• AMSB AMSB (Anomaly mediated supersymmetry breaking)(Anomaly mediated supersymmetry breaking)

• etc.etc.

• Brisure douce = brisure sans Brisure douce = brisure sans réapparition des divergences réapparition des divergences quadratiques.quadratiques.

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6 mars 2003 Auguste BESSON 26

Supersymétrie : Supersymétrie : NomenclatureNomenclature

Supersymétrie : Supersymétrie : NomenclatureNomenclature

• Symbole Symbole • Fermion Fermion s-fermion s-fermion / / Boson Boson suffixe-inosuffixe-ino• 2 doublets de Higgs nécessaires2 doublets de Higgs nécessaires• Mélange des jauginosMélange des jauginos• Particule SUSY la plus légère (Particule SUSY la plus légère (LSPLSP) souvent ) souvent

p~

01

~

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6 mars 2003 Auguste BESSON 27

ModModèle mSUGRAèle mSUGRAModModèle mSUGRAèle mSUGRA

ModModèles plus restrictifs èles plus restrictifs Supergravité Supergravité (mSUGRA) =(mSUGRA) = Susy Susy localelocale + gravitation. + gravitation.

5 5 paramètres:paramètres:• mm00 : : masse commune des masse commune des sfermionssfermions à l’échelle GUTà l’échelle GUT• mm1/21/2 : : masse commune des masse commune des jauginosjauginos à l’échelle GUTà l’échelle GUT• tan tan : : rapport des valeurs moyennes dans le vide rapport des valeurs moyennes dans le vide

des 2 doublets de Higgsdes 2 doublets de Higgs• Sign Sign : : signe du paramsigne du paramètre de mélange des ètre de mélange des

HiggsinosHiggsinos• AA00 : : couplage trilinéaire commun couplage trilinéaire commun à l’échelle GUTà l’échelle GUT

• Équations du Groupe de Renormalisation Équations du Groupe de Renormalisation masses des particules SUSY (+Higgs).masses des particules SUSY (+Higgs).

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recherches SUSY à D0recherches SUSY à D0recherches SUSY à D0recherches SUSY à D0

• MSSM / mSUGRAMSSM / mSUGRA– sections efficacessections efficaces– neutralinos/charginosneutralinos/charginos– squarks et gluinossquarks et gluinos

• RPVRPV– production de pairesproduction de paires– production résonnanteproduction résonnante

• GMSBGMSB– neutralino NLSPneutralino NLSP– stau NLSPstau NLSP

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6 mars 2003 Auguste BESSON 29

• RPC: ppbarRPC: ppbarSUSYSUSYmET + leptons + jetsmET + leptons + jets

• signature la plus favorablesignature la plus favorable= f(modèle, sections efficaces, rapports de branchements, masses, = f(modèle, sections efficaces, rapports de branchements, masses,

etc.)etc.)

• charginos/neutralinoscharginos/neutralinostrileptons + mETtrileptons + mETdileptons + mETdileptons + mET

• squarks et gluinossquarks et gluinosjets + mEtjets + mEt

single single + jets + mET + jets + mET

• stops et sbottom stops et sbottom b-jets+leptons+mEtb-jets+leptons+mEt

De nombreuses signatures...De nombreuses signatures...De nombreuses signatures...De nombreuses signatures...

llgggqqqpp jijiji

~~,~~,~~,~~,~~,~~,~~ 000

b1 b 20

10 e+ e-~

~ ~

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6 mars 2003 Auguste BESSON 30

AA00 = 0 = 0mm00= 100= 100tan tan = 5 = 5 < 0< 0

mm1/21/2 paramètre paramètre déterminantdéterminant

mm1/2 1/2 (GeV)(GeV)

±±00

squarkssquarks

0000

±±±±

sleptonssleptons

AA00 = 0; m = 0; m00 = 100; tan = 100; tan = 5; = 5; < 0 < 0

Section efficace de production de paires Section efficace de production de paires en fonction de men fonction de m1/2 1/2 (mSUGRA)(mSUGRA)

Section efficace de production de paires Section efficace de production de paires en fonction de men fonction de m1/2 1/2 (mSUGRA)(mSUGRA)

Secti

on

s e

fficaces (

pb

)S

ecti

on

s e

fficaces (

pb

)

Pour Pour mm1/21/2> 100 > 100 GeVGeV

etet m m00> 100 GeV> 100 GeVProduction de Production de

pairespaires

Charginos/NeutralinCharginos/Neutralinos os

dominantedominante

Pour Pour mm1/21/2> 100 > 100 GeVGeV

etet m m00> 100 GeV> 100 GeVProduction de Production de

pairespaires

Charginos/NeutralinCharginos/Neutralinos os

dominantedominante

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6 mars 2003 Auguste BESSON 31

Charginos/neutralinos: canal 3-Charginos/neutralinos: canal 3-leptonsleptons

Charginos/neutralinos: canal 3-Charginos/neutralinos: canal 3-leptonsleptons

• ppbarppbarSUSYSUSYmEt + lmEt + lllll

• combinaison combinaison eee,eeeee,ee,e,e,,

• Bruit de fondBruit de fond– Standard très basStandard très bas– BdF. instrumentalBdF. instrumental

• Run IRun I– Aucun excès observéAucun excès observé

RUN IRUN I

Les evts 3-leptons + mETLes evts 3-leptons + mETsont une signature classique sont une signature classique

pour la SUSYpour la SUSY““golden channelgolden channel”

Les evts 3-leptons + mETLes evts 3-leptons + mETsont une signature classique sont une signature classique

pour la SUSYpour la SUSY““golden channelgolden channel”

2o

q 1-~

q_

l -

lW -

1o~

~

l -

Z0l +

1o~

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6 mars 2003 Auguste BESSON 32

• Luminosité Luminosité ~ 42 pb~ 42 pb-1-1 -> -> Sélection 3 leptons: Sélection 3 leptons: eee, eee, eeee

• principales coupures: principales coupures: pTpTel1el1>15 GeV; pT>15 GeV; pTel2el2>10 GeV;>10 GeV; MMeeee < < 70 GeV70 GeV

Bruit de fond:Bruit de fond:QCD, ttbar, WW, QCD, ttbar, WW,

W+jet, W+W+jet, W+, Z, Z+ « fake » électron+ « fake » électron

Pt9: mPt9: m00 = 150; m = 150; m1/21/2 = 150; tan = 150; tan = 2; = 2; < 0; A < 0; A00 = 0 = 0

Pt5: mPt5: m00 = 500; m = 500; m1/21/2 = 100; tan = 100; tan = 2; = 2; < 0; A < 0; A00 = 0 = 0xBr (pb-1)Pt5 = 0.58Pt9 = 0.30

Charginos/neutralinos: RunIICharginos/neutralinos: RunIICharginos/neutralinos: RunIICharginos/neutralinos: RunII

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6 mars 2003 Auguste BESSON 33

mme1e2e3e1e2e3 = 85.2 = 85.2 GeV/cGeV/c22 MEMETT =10.7 GeV =10.7 GeV

mme2e3e2e3 = 63.5 = 63.5mme1e3e1e3 = 10.8 = 10.8mme1e2e1e2 = 55.7 = 55.7

e3e3e2e2e1e1

EETT = = 13.2 GeV13.2 GeV

ppTT = 15.1 GeV = 15.1 GeV

= = 1.1.0606

= = 5.725.72

ChargeCharge = -1= -1

EETT = = 13.9 GeV13.9 GeV

ppT T = = 10.9 GeV10.9 GeV

= = --1.941.94

= = 2.802.80

ChargeCharge = +1= +1

EETT = = 17.9 GeV17.9 GeV

ppTT = = 0.52 GeV0.52 GeV

= 0.43= 0.43

= 5.42= 5.42

ChargeCharge = +1= +1

D Run 2 Preliminary

Electrons

Electron

Il faut y croire… (just for fun)Il faut y croire… (just for fun)Il faut y croire… (just for fun)Il faut y croire… (just for fun)

2o

q 1-~

q_

l -

lW -

1o~

~

l -

Z0l +

1o~

candidat eeecandidat eeecandidat eeecandidat eee

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6 mars 2003 Auguste BESSON 34

Masse invariante MMasse invariante M (GeV) (GeV)

D0 Run II D0 Run II preliminarypreliminaryD0 Run II D0 Run II preliminarypreliminary

• Analyse « like sign »Analyse « like sign »– bruit de fond standardbruit de fond standard

trés bastrés bas

– analyses RPC (analyses RPC (002 2 11))

Charginos/neutralinos: di-muons de Charginos/neutralinos: di-muons de même signemême signe

Charginos/neutralinos: di-muons de Charginos/neutralinos: di-muons de même signemême signe

• Analyse Analyse L = 41pbL = 41pb-1-1 • CoupuresCoupures

– 2 muons isolés de m.signe2 muons isolés de m.signe– pT>10 et pT>5 GeVpT>10 et pT>5 GeV

Perspectives RunII (CDF):Perspectives RunII (CDF):mm00=100; m=100; m1/21/2=90-140; tan =90-140; tan =5; =5; <0; A<0; A00=0=0

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6 mars 2003 Auguste BESSON 35

squarks: section efficaces squarks: section efficaces squarks: section efficaces squarks: section efficaces

• La production de squarks dépend La production de squarks dépend

‘’‘’uniquement’’ de leur masseuniquement’’ de leur masse tan tan = 5; = 5; < 0; A < 0; A00 = 0 = 0

section efficacesection efficaceSquark-squark +Squark-squark +Squark-antisquarkSquark-antisquark

Squarks dominantsSquarks dominants

Cro

ss-s

ecti

on

(p

b)

Cro

ss-s

ecti

on

(p

b)

squark masssquark mass (GeV)(GeV) mm0 0 (GeV)(GeV)

mm1

/2

1/2

(G

eV

)(G

eV

)

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6 mars 2003 Auguste BESSON 36

squarks et gluinossquarks et gluinossquarks et gluinossquarks et gluinos

• Etat finalEtat final>=2 jets + mET>=2 jets + mET

PRL 83, 4937 (1999)

no E

WSB

Run IRun IRun IRun I

tan tan = 2; = 2; < 0; A < 0; A00 = 0 = 0

D0 Run II preliminaryD0 Run II preliminary

(jet1-jet2)(jet1-jet2)

- MC. Data

L ~ 6 pbL ~ 6 pb-1-1

coupures:mET, pTjets somme scalaire de ETacoplanarité.

pas encore de limites

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GMSBGMSBGMSBGMSB

modèlesmodèlesRun II. étude préliminaire: Run II. étude préliminaire: di-photons di-photons

+ mET+ mET

stau NLSP: stau NLSP: +mET+mET

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6 mars 2003 Auguste BESSON 38

GMSBGMSBGMSBGMSB

• Minimal Model of Gauge Mediation (MGM) Minimal Model of Gauge Mediation (MGM) 6 parameters :6 parameters :

effective visible sector SUSY breaking parametereffective visible sector SUSY breaking parameterNN number of messengernumber of messengerMMmm mass scale of messengersmass scale of messengerstan tan ratio of v.e.v. of the 2 higgs doubletsratio of v.e.v. of the 2 higgs doubletssign(sign()) sign of mixing parameter of higgsinossign of mixing parameter of higgsinosCCGG ratio of the messenger sector SUSY breaking ratio of the messenger sector SUSY breaking order parameter to the intrinsic SUSY breaking order parameter to the intrinsic SUSY breaking parameterparameter

– nature de la NLSP: nature de la NLSP:

0011, stau, slepton, squark, etc., stau, slepton, squark, etc.– distance de vol NLSPdistance de vol NLSP– signature:signature:

+mET; l+mET; lll+mET ; +mET ; +mET,+mET,

monojetmonojet

Fermilab Run II workshop:Baer et al. hep-ph/0008070Baer et al. hep-ph/9903333

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6 mars 2003 Auguste BESSON 39

• Neutralino NLSPNeutralino NLSP

• Etat final:Etat final: + mET + X+ mET + X

N = 1; MN = 1; Mmm = 2 = 2 ;; tan tan =15; =15; > 0 > 0

• BackgroundBackgroundWW,Wj,Zee,tt,WW,WZ,etc.,Wj,Zee,tt,WW,WZ,etc.

• Coupures: Coupures: pTpT>20 GeV, track veto>20 GeV, track veto(Jet,mET)>0.5(Jet,mET)>0.5MM 80-102 GeV, vertex 80-102 GeV, vertex

mET > 25 GeVmET > 25 GeV

di-photons + mETdi-photons + mETdi-photons + mETdi-photons + mET

Run IRun IRun IRun I

D0. PRL 80, 3, 442 (1998)

Run II preliminary:Run II preliminary:Run II preliminary:Run II preliminary:

D0 Run II D0 Run II preliminarypreliminaryD0 Run II D0 Run II preliminarypreliminary

Expected BkdExpected Bkd 1.0 1.0 0.3 0.3

DataData 22

8.78.71.2 pb1.2 pb-1-1

- MC.+ Data

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6 mars 2003 Auguste BESSON 40

di-photons + mET. RunIIdi-photons + mET. RunIIdi-photons + mET. RunIIdi-photons + mET. RunII

• neutralino NLSPneutralino NLSPN = 1; MN = 1; Mmm = 2 = 2 ;; tan tan =15; =15; > 0 > 0

• Bruit de fondBruit de fondQCD, Drell-Yan, WQCD, Drell-Yan, W,W+jets,W+jets

Ztautau, t tbar, etc.Ztautau, t tbar, etc.

• Luminosité Luminosité = 41 pb= 41 pb-1-1

• coupurescoupures2 photons + veto trace2 photons + veto trace

+ Missing ET+ Missing ET

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6 mars 2003 Auguste BESSON 41

canal canal + mET+ mETcanal canal + mET+ mET• dans certaines régions, staudans certaines régions, stau est NLSP:est NLSP:

staustautau + gravitinotau + gravitino

• identification du tau primordiale pour de identification du tau primordiale pour de nombreuses recherchesnombreuses recherches. . nouveauté RunIInouveauté RunII

• Identification par réseau de neuronesIdentification par réseau de neurones– Recherche ZRecherche Z: : sélection sélection +jet+jet 00

(Anne-Catherine Lebihan)

données « même signe » ; données « signes opposés »

coupure N.N. > 0.95: 11 évts.m.signe et 56 évts signe opp.

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R-parité non conservée R-parité non conservée (RPV)(RPV)

R-parité non conservée R-parité non conservée (RPV)(RPV)

• conséquencesconséquences• canal diélectrons + jetscanal diélectrons + jets• production résonnanteproduction résonnante

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6 mars 2003 Auguste BESSON 43

• Potentiel SUSY : Potentiel SUSY :

L,Q,D,E = supermultiplets L,Q,D,E = supermultiplets (particule standard + (particule standard + superpartenaire)superpartenaire)

i,j,k = 1,2,3i,j,k = 1,2,3 (indices sur les familles)(indices sur les familles) 9 + 27 + 9 = 45 nouveaux couplages de Yukawa9 + 27 + 9 = 45 nouveaux couplages de Yukawa nombres Leptoniques (nombres Leptoniques ( and and ’) ou Baryoniques (’) ou Baryoniques (’’) ’’)

non conservésnon conservés définition R-parité : nombredéfinition R-parité : nombre quantiquequantique discret multiplicatifdiscret multiplicatif

B= Baryon nb, L=nb Lepton, S=spinB= Baryon nb, L=nb Lepton, S=spin

RRpp= +1 = +1 particule SM particule SM

RRpp= -1 = -1 particule SUSY particule SUSY

R-p conservé (RPC) R-p conservé (RPC) W Wrpvrpv nul nul

R-parité violée (RPV) non exclue R-parité violée (RPV) non exclue théoriquementthéoriquement

R-parité R-parité R-parité R-parité

WWW RpVMSSMSUSY WWW RpVMSSMSUSY

kjikjikjiijkRpV DDUDQLELLW ijkijk

''' kjikjikjiijkRpV DDUDQLELLW ijkijk

''' avecavec

RRpp = (-1) = (-1)3B+2S+L3B+2S+LRRpp = (-1) = (-1)3B+2S+L3B+2S+L

c~e

s

122'

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6 mars 2003 Auguste BESSON 44

R-parité conservée/violée : R-parité conservée/violée : conséquencesconséquences

R-parité conservée/violée : R-parité conservée/violée : conséquencesconséquences

• R-p conservée:R-p conservée:- LSP stable et candidat à la matière sombre LSP stable et candidat à la matière sombre - Particules susy produites par pairesParticules susy produites par paires- LSP s’échappe du détecteur LSP s’échappe du détecteur Et Etmissmiss

• R-p non conservée:R-p non conservée: violation des nombres B ou L violation des nombres B ou L

• Désintégration de la LSPDésintégration de la LSP- À l’intérieur du détecteur À l’intérieur du détecteur (avec ou sans vertex déplacé)(avec ou sans vertex déplacé)- En dehors du détecteur En dehors du détecteur

• Signature Susy différenteSignature Susy différente– Peu EtPeu Etmissmiss

– Plus de leptons Plus de leptons (( or or ’)’) et de jets et de jets ((’ or ’ or ’’)’’)

• production simpleproduction simple- via via ’ or ’ or ’’ @ TeVatron’’ @ TeVatron- section efficace section efficace ( (’’ijkijk))22

llgggqqqpp jijiji

~~,~~,~~,~~,~~,~~,~~ 000 llgggqqqpp jijiji

~~,~~,~~,~~,~~,~~,~~ 000

q g

q_

q~

q~

_(+1)

(+1)

(-1)

(-1)

(+1)

kd

ju

il~

~

i'ijk

(+1)

(+1)

(-1)

01

~e~

e

c

s'122

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6 mars 2003 Auguste BESSON 45

RPV: couplage RPV: couplage ’’122122RPV: couplage RPV: couplage ’’122122

• 1 scalaire1 scalaire

et 2 fermionset 2 fermions

Désintégration LSPDésintégration LSP01

~e~

e

c

s

'122

122'

ev~s

sc~

e

ss~

e

s

e~c

ss~

e

ss~

e

c

01

~~

s

s

'122OUOU

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6 mars 2003 Auguste BESSON 46

• Modèle mSUGRAModèle mSUGRA (m(m00 ; m ; m1/21/2 ; A ; A00 ; sign ; sign ; tan ; tan );); • LSPLSP• Particules susy produites par paires Particules susy produites par paires Tous les types de paires produitsTous les types de paires produitsCascades de désintégrations: 2 LSPCascades de désintégrations: 2 LSP• Couplage dominant Couplage dominant ’’122122

• Désintégration de la LSP dans le détecteurDésintégration de la LSP dans le détecteur ’’1jk1jk >~ 10 >~ 10-3-3

LSP LSP 1 e + 2 jets 1 e + 2 jets• LSP particule de MajoranaLSP particule de Majorana

– 2 électrons m2 électrons mêême signe (L.S.) possibleme signe (L.S.) possible

Production de paires + RPV: canal di-Production de paires + RPV: canal di-electronelectron

Production de paires + RPV: canal di-Production de paires + RPV: canal di-electronelectron

État final : 2 L.S. électrons + 4 jetsÉtat final : 2 L.S. électrons + 4 jetsÉtat final : 2 L.S. électrons + 4 jetsÉtat final : 2 L.S. électrons + 4 jets

01

~

01

~e~

e

c

s'122

Bruit de fond standard très basBruit de fond standard très bas

Page 47: Le Run II de lexpérience D0 Recherche de la supersymétrie (Premiers résultats et perspectives) Auguste BESSON Séminaire IPN-Lyon 6 mars 2003

6 mars 2003 Auguste BESSON 47

Contours d’exclusions Contours d’exclusions attendusattendus

Contours d’exclusions Contours d’exclusions attendusattendus

• Bruit de fond: Bruit de fond: Drell-Yan, ttbar,ZZ,WZ,WWDrell-Yan, ttbar,ZZ,WZ,WW

ZZ++--ee++ee- - + jets,+ jets,

bruit de fond instrumentalbruit de fond instrumental

• coupurescoupurespTpTel1el1 15 ; pT 15 ; pTel2el2 10 GeV 10 GeVMee Mee 76-106 GeV 76-106 GeVpTjet pTjet 20 GeV 20 GeV

• Limites à 90% c.l.Limites à 90% c.l.• CasCas

• Bas mBas m00: : contribution squarkscontribution squarks

• Pour 2 fbPour 2 fb-1-1::mmsquarksquark >~ 700 GeV ; m >~ 700 GeV ; mneutralino 1 neutralino 1 >~ 95 GeV>~ 95 GeV

mm1

/2

1/2

(G

eV

)(G

eV

)

mm0 0 (GeV)(GeV)

tan tan = 5 = 5 < 0< 0AA00 = 0 = 0

RUN IIRUN II

Page 48: Le Run II de lexpérience D0 Recherche de la supersymétrie (Premiers résultats et perspectives) Auguste BESSON Séminaire IPN-Lyon 6 mars 2003

6 mars 2003 Auguste BESSON 48

Run II: premières donnéesRun II: premières donnéesRun II: premières donnéesRun II: premières données• Données duDonnées du → → 06/02; 06/02; L =L = 9.7 pb9.7 pb-1 -1 (~10% Run (~10% Run

I)I)

• Sélection avec 2 eSélection avec 2 e de mde même signeême signe

Erreur : section efficace + statistique + luminosité (15%)

10 événements avec10 événements avec2 leptons de m2 leptons de mêême signe.me signe.10 événements avec10 événements avec2 leptons de m2 leptons de mêême signe.me signe.

2 traces associées total 0 jet 1 jet 2 jets 3 jets 4 + jetsDonnées 10 8 1 1 0 0S.M. Monte-Carlo 0.17 ± 0.16 0.16 ± 0.15 0.005 0.005 0 0e-fake 0.47 ± 0.15 0.02 ± 0.01 0.3 ± 0.1 0.1 ± 0.05 0.03 ± 0.01 0.02 ± 0.01wrong sign 12.0 ± 3.4 9.6 ± 3.2 2.0 ± 1.2 0.3 ± 0.2 0.05 ± 0.05 0.001 ± 0.001Total B.d.F. 12.6 ± 3.4 9.8 ± 3.2 2.3 ± 1.2 0.4 ± 0.2 0.08 ± 0.1 0.02 ± 0.01

Masse invariante MeeMasse invariante Mee

8 evts / 10 8 evts / 10 proches du pic du Zproches du pic du Z8 evts / 10 8 evts / 10 proches du pic du Zproches du pic du Z

D0 Run II D0 Run II preliminarypreliminaryD0 Run II D0 Run II preliminarypreliminary

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6 mars 2003 Auguste BESSON 49

Recherche d’événements à grande multiplicité en Recherche d’événements à grande multiplicité en jets :jets :

2 électrons de m2 électrons de même signeême signe + 2 jets + 2 jets

Recherche d’événements à grande multiplicité en Recherche d’événements à grande multiplicité en jets :jets :

2 électrons de m2 électrons de même signeême signe + 2 jets + 2 jets

e1e1 e2e2 2 jets2 jets

ppTT(cal) = 60.8(cal) = 60.8

ppTT(CFT) = (CFT) = 68.468.4

= 0.39= 0.39 = 5.58= 5.58

chargecharge = -1= -1

ppT T (cal) = 27.2(cal) = 27.2

ppT T (CFT) = (CFT) = 36.736.7

= 1.18= 1.18

= 2.19= 2.19

chargecharge = -1= -1

ppT T (cal) = (cal) = 27.5 / 27.5 / 24.824.8

= 1.44 / 0.07= 1.44 / 0.07

= 3.43 / 1.21= 3.43 / 1.21

Mee = 87.2 GeV Mee = 87.2 GeV ; Missing Et = 16.1; Missing Et = 16.1

Run 146452; évt 6623841Run 146452; évt 6623841Run 146452; évt 6623841Run 146452; évt 6623841

D Run 2 Preliminary

2 jets2 jets

probablement :probablement : Z + 2 jets Z + 2 jetsMMeeee = 87.2 GeV = 87.2 GeV

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6 mars 2003 Auguste BESSON 50

• Run I: Run I: L = 94 L = 94 5 pb 5 pb-1-1

Events observed Events observed

= 5= 5

Expected Backg Expected Backg

= 5.34 = 5.34 0.07 0.07

productions résonnantes: canal productions résonnantes: canal Dimuons Dimuons

productions résonnantes: canal productions résonnantes: canal Dimuons Dimuons

AA00 = 0 ; = 0 ; < 0 ; tan < 0 ; tan = 1.5 = 1.5

95% conf. level95% conf. level

• Run II: Run II: (Fast (Fast simulation)simulation) ’’211211=0.05=0.05

Déliot et al., EPJ C 19 (01) 155

AA00 = 0 ; = 0 ; < 0 ; tan < 0 ; tan = 2 = 2

u 1o

L

~

d_

u d

'211

d 1-~

+

~

d_

l -

l

W -

1o~ _

u d

Page 51: Le Run II de lexpérience D0 Recherche de la supersymétrie (Premiers résultats et perspectives) Auguste BESSON Séminaire IPN-Lyon 6 mars 2003

6 mars 2003 Auguste BESSON 51

Susy: Quelles chances au Susy: Quelles chances au TeVatron ?TeVatron ?

Susy: Quelles chances au Susy: Quelles chances au TeVatron ?TeVatron ?

• Pour les sceptiquesPour les sceptiques– contraintes LEP fortescontraintes LEP fortes

SUGRA: mSUGRA: m1/21/2 >~ 200 GeV >~ 200 GeV peu favorable au peu favorable au TeVatronTeVatron

– difficultés: nombreux états finals différents difficultés: nombreux états finals différents suivant les modèles.suivant les modèles.

nécessité de recherche dans un très grand nombre de modèles.nécessité de recherche dans un très grand nombre de modèles.

• Pour les optimistesPour les optimistes– améliorations: améliorations: s + s + + détecteur: + détecteur: Run II >> Run IRun II >> Run I

– RunIIa (2 fbRunIIa (2 fb-1-1): ): m(squarks) >~ 400 GeV ; m(gluino) >~ 400 m(squarks) >~ 400 GeV ; m(gluino) >~ 400 GeVGeV

mSUGRA: mmSUGRA: m1/2 1/2 >~ 250 GeV pour tan >~ 250 GeV pour tan =5.=5.

– pas de meilleure alternativepas de meilleure alternative(qui croit à la technicouleur ?)(qui croit à la technicouleur ?)

– de nombreuses hypothèses étudiéesde nombreuses hypothèses étudiées

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Recherche du boson de Recherche du boson de HiggsHiggs

Recherche du boson de Recherche du boson de HiggsHiggs

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6 mars 2003 Auguste BESSON 53

Higgs: productionHiggs: productionHiggs: productionHiggs: production

• production production simplesimple– fusion gluon-fusion gluon-

gluongluon ~ 1 pb~ 1 pb

• production production H+W/ZH+W/Z ~ 0.1 à 0.2 pb~ 0.1 à 0.2 pb

Masse Masse (GeV/c(GeV/c22))

(

pb

)(p

b)

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6 mars 2003 Auguste BESSON 54

Higgs: rapports de Higgs: rapports de branchementsbranchements

Higgs: rapports de Higgs: rapports de branchementsbranchements

• MMHH >140 GeV: >140 GeV: HH WW* WW* dominantdominant

ggggHHH H l l l l qqqqW/Z+HW/Z+HW/Z+H W/Z+H l l j j l l j jDrell-Yan, WW, WZ, ZZ, tt, tW, Drell-Yan, WW, WZ, ZZ, tt, tW, R

ap

port

de

Rap

port

de

bra

nch

em

en

tb

ran

ch

em

en

t

• MMHH <140 GeV: <140 GeV: HH bb dominant (Br ~ 50-90%) bb dominant (Br ~ 50-90%)

ggggH: H: Bdf QCD énormeBdf QCD énorme

qqqqW/Z+H: W/Z+H:

étiquetage du lepton (e,étiquetage du lepton (e,) W/Z decay) W/Z decay

WH WH l l bb bb (Wbb, WZ, tt, single top)(Wbb, WZ, tt, single top)

ZH ZH l l bb l l bb (Zbb, ZZ, tt)(Zbb, ZZ, tt)

ZH ZH bb bb (QCD, Zbb, ZZ, tt)(QCD, Zbb, ZZ, tt)

+ fond irréductible QCD + fond irréductible QCD bbbb ~ 100 ~ 100 bb

Masse H Masse H (GeV/c(GeV/c22))

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6 mars 2003 Auguste BESSON 55

Recherche du HiggsRecherche du HiggsRecherche du HiggsRecherche du Higgs

• Points clés:Points clés:– b-taggingb-tagging– Résolution masse inv. Résolution masse inv.

MbbMbb– Haute luminosité Haute luminosité

requiserequise– DéclenchementDéclenchement– résolution mETrésolution mET– Connaisssance Bdf.Connaisssance Bdf.

• Run 2A (2 fbRun 2A (2 fb-1-1))– exclura mexclura mH H →→ 115 GeV 115 GeV

• Run 2B (15 fbRun 2B (15 fb-1-1))– exclura mexclura mH H →→ 180 GeV 180 GeV– 5 5 pour m pour mH H ~ 115 GeV~ 115 GeV

La SUSY favorise La SUSY favorise mmh h < 140 GeV/c< 140 GeV/c22

La SUSY favorise La SUSY favorise mmh h < 140 GeV/c< 140 GeV/c22

Masse H Masse H (GeV/c(GeV/c22))

Lu

min

osit

é /

Lu

min

osit

é /

exp

t.exp

t.

(fb

(fb

-1-1))

LEP

Tous les canauxTous les canauxD0 + CDFD0 + CDF

Tous les canauxTous les canauxD0 + CDFD0 + CDF

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6 mars 2003 Auguste BESSON 56

ConclusionConclusionConclusionConclusion

• RUN IIa :RUN IIa : – ddéétecteur ameliortecteur amelioré;é; + + LLintint20 ; +10% en 20 ; +10% en éénergienergie– DØ prend des donnDØ prend des donnéées de “physique” depuis 1,5 es de “physique” depuis 1,5

an.an. Le dLe déétecteur tient ses promesses.tecteur tient ses promesses.La luminositLa luminosité s’améliore (4.10é s’améliore (4.1031 31 cmcm-2-2ss-1-1))

~ 200 pb~ 200 pb-1-1 attendus été 2003. attendus été 2003. ~ 2 fb~ 2 fb-1-1 en 2004. en 2004.

Run 2a: L ≈ 1x10Run 2a: L ≈ 1x1032 32 cmcm-2-2ss-1-1, ∫Ldt ≈ 2 fb, ∫Ldt ≈ 2 fb-1-1

Run 2b: L ≈ 5x10Run 2b: L ≈ 5x1032 32 cmcm-2-2ss-1-1, ∫Ldt ≈ 15 fb, ∫Ldt ≈ 15 fb-1-1

– Un programme de physique enthousiasmantUn programme de physique enthousiasmantTop, b, W/Z, SUSY, Higgs, etc…Top, b, W/Z, SUSY, Higgs, etc…

Le meilleur est à venir...

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ANNEXESANNEXESANNEXESANNEXES

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6 mars 2003 Auguste BESSON 58

Luminosité Luminosité Luminosité Luminosité

• émittance transverse dans l’anneau émittance transverse dans l’anneau d’accumulationd’accumulation• interaction faisceau-faisceau dans le TeVatroninteraction faisceau-faisceau dans le TeVatron• vide au niveau de CDFvide au niveau de CDF• stabilité donc temps de vie des faisceauxstabilité donc temps de vie des faisceaux• durée du faisceau de proton de 150 GeV dans durée du faisceau de proton de 150 GeV dans l’injecteurl’injecteur• pertes d’antiprotons lors de leur accélérationpertes d’antiprotons lors de leur accélération• pertes dans les transfertspertes dans les transferts

• « inefficacité » de D0 (Experiment to tape « inefficacité » de D0 (Experiment to tape efficiency)efficiency)

~ 75 % (objectif > ~90%).~ 75 % (objectif > ~90%).Progrès constantsProgrès constantsProgrès constantsProgrès constants

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6 mars 2003 Auguste BESSON 59

Le dLe déétecteur tecteur centralcentral

Le dLe déétecteur tecteur centralcentral

• Détecteurs de trace:Détecteurs de trace:– Détecteur de vertex au siliciumDétecteur de vertex au silicium

6 barils de 4 couches6 barils de 4 couches12 disques centraux “F”12 disques centraux “F”4 disques avant “H”4 disques avant “H”

Primaires: Primaires: vertex vertex = 15-30 = 15-30 m(r-m(r-)) Second.: Second.: vertex vertex = 40 = 40 m(r-m(r-); 100 ); 100 m(r-z)m(r-z)

– Détecteur de traces à fibres scintillantesDétecteur de traces à fibres scintillantesfibres scintillantes + VLPCfibres scintillantes + VLPC8 “super couches”; |8 “super couches”; |ηη| | ≤≤ 1.7 1.7résolution position ~ 100 résolution position ~ 100 µmµm

• Preshower et ICDPreshower et ICD– Solénoide: 2 TSolénoide: 2 T– Détecteur de pied de gerbeDétecteur de pied de gerbe

résolution: 1.4 mm/e- de 10 GeVrésolution: 1.4 mm/e- de 10 GeV– Détecteur intercryostatDétecteur intercryostat

scintillateurs scintillateurs 1.1<||<1.4

1.2 m

p

p

SMT

SMT

SMTSMTSMT

ICDICD

CFTCFTSolénoideSolénoide

PreshowerPreshower

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6 mars 2003 Auguste BESSON 60

North End CapNorth End CapNorth End CapNorth End Cap

South End CapSouth End CapSouth End CapSouth End Cap

Central Cal.Central Cal.Central Cal.Central Cal.

LeLe calorimcalorimèètre tre (2)(2)

LeLe calorimcalorimèètre tre (2)(2)

Page 61: Le Run II de lexpérience D0 Recherche de la supersymétrie (Premiers résultats et perspectives) Auguste BESSON Séminaire IPN-Lyon 6 mars 2003

6 mars 2003 Auguste BESSON 61

• Calorimètre DØ:Partie active : Argon liquide

(LAr)

• Gerbe électromagnétique

Ionisation de l’argon liquide Charge collectée Coups ADC puis GeV

• Pureté de l’Argon liquide

Toute molécule électronégative (O2 ) absorbe les e- et donc diminue le signal.

E=10kV/cm, gap=2mm (ATLAS LARG-NO-53)• Nécessite une pureté ~ 0.5 ppm• Mesure précise de la pollution

• Nécessite une pureté ~ 0.5 ppm• Mesure précise de la pollution

Pollution (ppm)Pollution (ppm)Pollution (ppm)Pollution (ppm) (

ch

arg

e c

ollecté

) /

(ch

arg

e id

éale

)(c

harg

e c

ollecté

) /

(ch

arg

e id

éale

) (

ch

arg

e c

ollecté

) /

(ch

arg

e id

éale

)(c

harg

e c

ollecté

) /

(ch

arg

e id

éale

)

Pourquoi mesurer la pureté de Pourquoi mesurer la pureté de l’argon ?l’argon ?

Pourquoi mesurer la pureté de Pourquoi mesurer la pureté de l’argon ?l’argon ?

Page 62: Le Run II de lexpérience D0 Recherche de la supersymétrie (Premiers résultats et perspectives) Auguste BESSON Séminaire IPN-Lyon 6 mars 2003

6 mars 2003 Auguste BESSON 62

Page 63: Le Run II de lexpérience D0 Recherche de la supersymétrie (Premiers résultats et perspectives) Auguste BESSON Séminaire IPN-Lyon 6 mars 2003

6 mars 2003 Auguste BESSON 63

QCD: premiQCD: premièères donnres donnééesesQCD: premiQCD: premièères donnres donnééeses

Only statistical errors

• Corrections préliminaires Corrections préliminaires

pour l’échelle d’énergie pour l’échelle d’énergie

• Pas de correction pour les triggers Pas de correction pour les triggers

(biais) ou pour les efficacités de sélection(biais) ou pour les efficacités de sélection

Only statistical errors

Single Jet PSingle Jet PTT Dijet Invariant Dijet Invariant MassMass

2-jets event• ET

jet1 ~ 230GeV• ET

jet2 ~ 190GeV

Luminosité:Luminosité:

~1 pb~1 pb-1-1

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6 mars 2003 Auguste BESSON 64

WW productionWW productionWW productionWW production• Search for ee+ESearch for ee+ETT events events

• A lot of interest in this channel A lot of interest in this channel (tri-linear couplings, New (tri-linear couplings, New Phenomena)Phenomena)

• Exotic Higgs Models:Exotic Higgs Models:– 44thth SM family enhance Higgs cross sections by a factor of ~8.5 for SM family enhance Higgs cross sections by a factor of ~8.5 for

Higgs mass between 100-200 GeVHiggs mass between 100-200 GeV

– Fermiophobic/Topcolor Higgs: BR(HFermiophobic/Topcolor Higgs: BR(HWW) >98% for mH WW) >98% for mH 100 GeV 100 GeV

• Backgrounds due to misidentified objects.Backgrounds due to misidentified objects. Azimuthal opening angle between the leptonsAzimuthal opening angle between the leptons

Require good e+e- Require good

e+e- , missing ET,

no jets

luminosity 8.8 pb-1

/

Page 65: Le Run II de lexpérience D0 Recherche de la supersymétrie (Premiers résultats et perspectives) Auguste BESSON Séminaire IPN-Lyon 6 mars 2003

6 mars 2003 Auguste BESSON 65

di-jets eventsdi-jets eventsdi-jets eventsdi-jets events• Why measure this stuff anyway?Why measure this stuff anyway?

• Some people think QCD measurements are only for "tuning Monte Carlo" Some people think QCD measurements are only for "tuning Monte Carlo" or some such. In fact, that is just a small part of what we do. or some such. In fact, that is just a small part of what we do.

• Consider the inclusive jet cross section: Consider the inclusive jet cross section: 1.1. Verify accuracy of parton-level NLO calculations, which start to fail at low-Verify accuracy of parton-level NLO calculations, which start to fail at low-

Pt in our Run I experience. We now think hadronization is an important Pt in our Run I experience. We now think hadronization is an important effect, and maybe we need NNLO if we go as low as 20 GeV. effect, and maybe we need NNLO if we go as low as 20 GeV.

2.2. Search for compositeness, etc., which would result in an excess at high-Pt Search for compositeness, etc., which would result in an excess at high-Pt 3.3. Our rapidity-dependent cross section Our rapidity-dependent cross section drivesdrives the gluon pdf now at medium the gluon pdf now at medium

to high x. Before the PDF was very speculative because it was extrapolated to high x. Before the PDF was very speculative because it was extrapolated from extremely low x. from extremely low x.

• We make measurements in a regime that is qualitatively well-understood We make measurements in a regime that is qualitatively well-understood but quantitatively at the frontier. but quantitatively at the frontier.

• The dijet mass analysis is complementary to the inclusive, but has a slight The dijet mass analysis is complementary to the inclusive, but has a slight reliance on Monte Carlo that we don't have with the inclusive. The dijet reliance on Monte Carlo that we don't have with the inclusive. The dijet mass also has a greater sensitivity to new phenomena. We pride ourselves mass also has a greater sensitivity to new phenomena. We pride ourselves on nearly-complete freedom from MC in the inclusive (only the showering on nearly-complete freedom from MC in the inclusive (only the showering correction, ~1-2%, comes from MC). correction, ~1-2%, comes from MC).

Page 66: Le Run II de lexpérience D0 Recherche de la supersymétrie (Premiers résultats et perspectives) Auguste BESSON Séminaire IPN-Lyon 6 mars 2003

6 mars 2003 Auguste BESSON 66

Exemple d’analyse: canal Exemple d’analyse: canal dileptondilepton

Exemple d’analyse: canal Exemple d’analyse: canal dileptondilepton

• ppbarppbarSUSYSUSYmEt + lmEt + llljjjj

• coupurescoupures– 2 leptons (e,2 leptons (e,), pT), pT– 2 jets, coupures pT2 jets, coupures pT– mEt > 20 GeVmEt > 20 GeV

• Bruit de fondBruit de fond– Z+X et ttbarZ+X et ttbar– BdF. instrumentalBdF. instrumental

• Run IRun I– Aucun excès observéAucun excès observé

RUN IRUN I

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6 mars 2003 Auguste BESSON 67

122122’ : Désintégrations directes et ’ : Désintégrations directes et indirectesindirectes

122122’ : Désintégrations directes et ’ : Désintégrations directes et indirectesindirectes

• Exemple: désintégration directe du Neutralino 2 en RPVExemple: désintégration directe du Neutralino 2 en RPV

Désintégrations RPV des sparticules autres que la LSP Désintégrations RPV des sparticules autres que la LSP négligeablesnégligeables

>0

<0

couplagecouplage couplagecouplage

Rap

port

de b

ran

ch

em

en

t R

PV

Rap

port

de b

ran

ch

em

en

t R

PV

Br <3%Br <3%

Limite Limite de de 122122’’

Rap

port

de b

ran

ch

em

en

t R

PV

Rap

port

de b

ran

ch

em

en

t R

PV

Limite Limite de de 122122’’

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6 mars 2003 Auguste BESSON 68

122122’ : valeur minimale’ : valeur minimale122122’ : valeur minimale’ : valeur minimale• Couplage Couplage ’ faible ’ faible distance de vol de la LSP non distance de vol de la LSP non

négligeablenégligeable

Valeur minimale accessibleValeur minimale accessible

du couplage du couplage 122122’’ pour pour

une distance de vol de 1 cmune distance de vol de 1 cm

• Limite sur le couplageLimite sur le couplage ’’122122

• Jusqu’à mJusqu’à m00 < 500 GeV < 500 GeV

: vol < 1 cm.: vol < 1 cm.• Large région accessible jusqu’à Large région accessible jusqu’à

• Production simple:Production simple:

tan tan = 5 = 5 < 0< 0AA00 = 0 = 0

’’122122 < 0.04 < 0.04’’122122 < 0.04 < 0.04

’’122122 >~ 5.10 >~ 5.10--

44

’’122122 >~ 5.10 >~ 5.10--

44

’’122122 >~ 5.10 >~ 5.10--

33

’’122122 >~ 5.10 >~ 5.10--

33

Lignes de niveau de Lignes de niveau de 122122’’

pour une distance de pour une distance de vol de 1 cmvol de 1 cm

’’122122 >~ 10 >~ 10-2-2’’122122 >~ 10 >~ 10-2-2

Page 69: Le Run II de lexpérience D0 Recherche de la supersymétrie (Premiers résultats et perspectives) Auguste BESSON Séminaire IPN-Lyon 6 mars 2003

6 mars 2003 Auguste BESSON 69

Rapport de branchement LSPRapport de branchement LSP→→ee±±

+2jets+2jetsRapport de branchement LSPRapport de branchement LSP→→ee±±

+2jets+2jets• Désintégration LSP eDésintégration LSP e±± ouou + 2 jets + 2 jets

>0

<0

0 0 “bino-like” pour “bino-like” pour < 0 < 00 0 “wino-like” pour “wino-like” pour > 0 > 0

< 0 < 0 → → Br(ejj) ~ 50%Br(ejj) ~ 50% > 0 > 0 → → Br(ejj) ~ 10%Br(ejj) ~ 10%

Rap

port

de b

ran

ch

em

en

t e

Rap

port

de b

ran

ch

em

en

t e

±± +

2 jets

+ 2

jets

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6 mars 2003 Auguste BESSON 70

Constraintes expérimentales sur les Constraintes expérimentales sur les couplages RPVcouplages RPV

Constraintes expérimentales sur les Constraintes expérimentales sur les couplages RPVcouplages RPV

• Limites indirectes (processus Limites indirectes (processus àà basse énergie) basse énergie)- Universalité e-- Universalité e--- - Désintégration double-beta sans - Désintégration double-beta sans

neutrinosneutrinos

- Désintégration top - Universalité des courants chargés- Désintégration top - Universalité des courants chargés

- Violation de parité atomique - etc.- Violation de parité atomique - etc.

• Limites Limites àà 2 2 pour m = 100 GeV pour m = 100 GeV (limites dépendent des masses)(limites dépendent des masses)

• Limites fortesLimites fortes

sur les produitssur les produits

de couplagesde couplages- désintégrationdésintégration

du proton:du proton:

’’’’11k 11k . . ’’11k11k < 10 < 10-22-22

Barger et al. Phys.Rev. D40 (89)Ledroit, Sajot GDR-S-008 (98)Allanach et al., PRD 60 (99)

~~

u

ud

u

ddkk

~~

d_e+

pp

Page 71: Le Run II de lexpérience D0 Recherche de la supersymétrie (Premiers résultats et perspectives) Auguste BESSON Séminaire IPN-Lyon 6 mars 2003

6 mars 2003 Auguste BESSON 71

En résumé…En résumé…En résumé…En résumé…

• Production de Production de ±±00 dominante dominante• mm1/21/2 paramètre le plus significatif paramètre le plus significatif• Production de squarks favorisée à Production de squarks favorisée à

petit mpetit m00 (< 100 GeV), petit tan (< 100 GeV), petit tan (<5) et (<5) et < 0 < 0

• Production de sleptons négligeableProduction de sleptons négligeableSauf à grand mSauf à grand m1/21/2 et petit m et petit m00

• Section efficace totale supérieure pour Section efficace totale supérieure pour >0 par rapport à >0 par rapport à <0 <0

• Cas Cas >0 très défavorable: >0 très défavorable: Br(LSPBr(LSPjj) dominant jj) dominant

• Désintégrations directes en RPV Désintégrations directes en RPV négligeablesnégligeables

• Couplage Couplage ’’122122 : sensibilité jusqu’à ~10 : sensibilité jusqu’à ~10-4-4

Page 72: Le Run II de lexpérience D0 Recherche de la supersymétrie (Premiers résultats et perspectives) Auguste BESSON Séminaire IPN-Lyon 6 mars 2003

6 mars 2003 Auguste BESSON 72

MET

MEMETT =31.8 GeV =31.8 GeV

mm = 41.5 GeV/c = 41.5 GeV/c22

2211ee

ppTT = = 9.9.82 82 GeVGeV

= = -1.48-1.48

= = 2.882.88

Charge = 1Charge = 1

ppTT = = 228.2 8.2 GeVGeV

= = -0.-0.1010

= = 6.206.20

Charge = -1Charge = -1

EETT = = 19.2 GeV19.2 GeV

= 0.40= 0.40

= 0.63= 0.63

No track No track matchmatch

D Run 2 Preliminary

Muon

Electron

Muon system

Muon

candidat ecandidat ecandidat ecandidat e

Page 73: Le Run II de lexpérience D0 Recherche de la supersymétrie (Premiers résultats et perspectives) Auguste BESSON Séminaire IPN-Lyon 6 mars 2003

6 mars 2003 Auguste BESSON 73

• Phenomenology:Phenomenology:– Light Gravitino (<<eV) is LSP, NLSP can be neutralino or Light Gravitino (<<eV) is LSP, NLSP can be neutralino or

sleptonslepton

• If neutralino NLSP:If neutralino NLSP:

inclusive search for inclusive search for EET T + X+ X• Backgrounds: Backgrounds:

– QCD: QCD: , , +j +j (w/ jet misidentified (w/ jet misidentified )) – WW ee (track is lost) (track is lost)– WW, WZ, DY,WW, WZ, DY,

• Sensitivity is still too low to exclude SUSY Sensitivity is still too low to exclude SUSY pointspoints

• ““Model Independent” LimitModel Independent” Limit

GMSB SUSYGMSB SUSYGMSB SUSYGMSB SUSY

CLpb %[email protected]

Page 74: Le Run II de lexpérience D0 Recherche de la supersymétrie (Premiers résultats et perspectives) Auguste BESSON Séminaire IPN-Lyon 6 mars 2003

6 mars 2003 Auguste BESSON 74

Erreur sur la détermination de la Erreur sur la détermination de la chargecharge

Erreur sur la détermination de la Erreur sur la détermination de la chargecharge

• Sélection de 2 électronsSélection de 2 électrons dans le pic du Zdans le pic du Z– pTe1 > 15 GeVpTe1 > 15 GeV– pTe2 > 10 GeVpTe2 > 10 GeV– 2 traces associées2 traces associées– 86 < Mee < 9886 < Mee < 98

• L’erreur dépend du pTL’erreur dépend du pT

Sélection signe opposé même signe totaldans pic Z 67 6 73hors pic Z 62 2 64

Taux d’erreur ~ 4 %Taux d’erreur ~ 4 %Taux d’erreur ~ 4 %Taux d’erreur ~ 4 %

)1)(1.(

)1(.2.

..

..

ppNN

ppNN

totalSO

totalSL

Masse invariante Masse invariante Sert à évaluer le B.d.F.Sert à évaluer le B.d.F.

Page 75: Le Run II de lexpérience D0 Recherche de la supersymétrie (Premiers résultats et perspectives) Auguste BESSON Séminaire IPN-Lyon 6 mars 2003

6 mars 2003 Auguste BESSON 75

Resonant production : dimuons channelResonant production : dimuons channelResonant production : dimuons channelResonant production : dimuons channel

• Dominant coupling Dominant coupling ’’211211

resonant prod via RPV resonant prod via RPV Decay of LSP via RPVDecay of LSP via RPV

• Backgd : Backgd : tt, Z+2jets, WW+jetstt, Z+2jets, WW+jets

• Cuts : Cuts : pTpT 20 GeV ; pT 20 GeV ; pTjets jets 20 GeV 20 GeV

Scalar ET Scalar ET 50 GeV ; 50 GeV ; RRjets jets 0.5 0.5

u 1o~

L

~

d_

u d

'211

Final State : Final State : 2 2 + 2 jets + 2 jets

u d

d 1-~

+

~

d_

l -

l

W -

1o~

_

_

Page 76: Le Run II de lexpérience D0 Recherche de la supersymétrie (Premiers résultats et perspectives) Auguste BESSON Séminaire IPN-Lyon 6 mars 2003

6 mars 2003 Auguste BESSON 76

Resonant production : 3 leptons channelResonant production : 3 leptons channelResonant production : 3 leptons channelResonant production : 3 leptons channel

u d

d 1-~

+

~

d_

l -

l

W -

1o~

Déliot et al., EPJ C 19 (01) 155AA00 = 0 ; = 0 ; < 0 ; tan < 0 ; tan = 1.5 = 1.5

Final State : 3 Final State : 3 + 2 jets + 2 jets

Mass reconstructionMass reconstruction

Fast simulation: M̃01=77.7 GeV (MC input)

2 jets and softer muon: M̃01=71 GeV (9)

LLintint = 10fb = 10fb-1-1

’’211 211 = 0.09= 0.09

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6 mars 2003 Auguste BESSON 77

• Dominant coupling Dominant coupling ’’’’3jk3jk

Resonant stop productionResonant stop production

Stop decays to b Stop decays to b

to which decays outside the detectorto which decays outside the detector

• Backgd:Backgd:W+b-fake,Wbb,Wcc, single topW+b-fake,Wbb,Wcc, single top

• Cuts: Cuts: pTb > 40 GeV ;pTb > 40 GeV ;

pTlepton > 20 GeV;no other lepton or jetpTlepton > 20 GeV;no other lepton or jet

• Run I: 110 pbRun I: 110 pb-1-1

Resonant Squark ProductionResonant Squark ProductionResonant Squark ProductionResonant Squark Production

1

~

1~ 0

1~

d 1+~

b

t~

s''

3jk

l

l

W

1o~

Berger et al.,PRD 63, 115001 (01)

Final State : 1 charged lepton, 1 b-jet + missing ETFinal State : 1 charged lepton, 1 b-jet + missing ET

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6 mars 2003 Auguste BESSON 78

• Run II studies : Run II studies : ’’’’3jk3jk , 2 fb , 2 fb-1-1

– Perspectives with Fast simulation Perspectives with Fast simulation (SHW)(SHW)

Resonant Squark ProductionResonant Squark ProductionResonant Squark ProductionResonant Squark Production

Berger et al.,PRD 63, 115001 (01)

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6 mars 2003 Auguste BESSON 79

150 160 170 180 190 Sbottom Mass (GeV)

5.00

2.00

1.00

0.50

0.20

0.10

0.05

’’ 3

31

’’’’331 331 dominant couplingdominant coupling• tt production tt production t t bdbd

t t WW--b b llbb• decays outside the detectordecays outside the detector

• Backgd : Backgd : tt, Wbbjtt, Wbbj• Cuts : Cuts : pT> 20 GeV, |pT> 20 GeV, || < 2.5,| < 2.5, Rjj > 0.5Rjj > 0.5

• Run II studiesRun II studies

(fast simulation, 2fb(fast simulation, 2fb-1-1))

+ + ’’’’333 333 studiesstudies

Top decay via RPV : Run II studiesTop decay via RPV : Run II studiesTop decay via RPV : Run II studiesTop decay via RPV : Run II studies

Final state: 1 lepton + 2 b-jets + 1 jet + ETmissFinal state: 1 lepton + 2 b-jets + 1 jet + ETmiss

01

~__

__

01

~

''331t

bd

b~

01

~

Abraham et al. Phys.Lett.B 514 72 (2001) Abraham et al. Phys.Lett.B 514 72 (2001) Eilam et al. Eilam et al. Phys.Lett.BPhys.Lett.B 510510 227227 ( (20012001))

__ __

Han et al. Phys. Lett.B 476 79 (2000)Han et al. Phys. Lett.B 476 79 (2000)

__

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6 mars 2003 Auguste BESSON 80

étiquetage du b à l’IRESétiquetage du b à l’IRESétiquetage du b à l’IRESétiquetage du b à l’IRES

• Br(bBr(b) ~ 10%) ~ 10%• Sélection des b dansSélection des b dans

les données les données +jets +jets 122 000 entrées122 000 entrées

• Estimation du Estimation du

contenu en bcontenu en b

pT du relatif à l’axe jet

donnéesdonnées

contribution des bcontribution des b

Monte-CarloMonte-Carlo

35 % de b35 % de b35 % de b35 % de b

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Physique életrofaiblePhysique életrofaiblePhysique életrofaiblePhysique életrofaible

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6 mars 2003 Auguste BESSON 82

• Sections efficaces : Sections efficaces : (pp(pp→Z+X) et →Z+X) et (pp→W+X)(pp→W+X) ~ 7nb ~ 7nb

• Masse du W Masse du W • Largeur du WLargeur du W• AsymAsyméétrie Av/Arr. trie Av/Arr. du Zdu Z→l→l++ll-- mesure de sin mesure de sin22WW

• Couplages anomaux: Couplages anomaux: WWZ,WWWWZ,WW,ZZ,ZZ,Z,Z• intérêts:intérêts:tests Modèle Standard, tests Modèle Standard, contraintes PDFs des protons, contraintes PDFs des protons, contraintes Higgs, indispensable contraintes Higgs, indispensable pour la physique pour la physique du top et du Higgsdu top et du Higgs

Physique W/ZPhysique W/ZPhysique W/ZPhysique W/Z

CanalCanal RunI RunI

(100 pb(100 pb--

11))

RunII RunII

(2 fb(2 fb--

11))

WW→→ee 60 k60 k 1.6 M1.6 M

Z→eeZ→ee 6 k6 k 160 k160 k

WW 5050 1 k1 k

ZZ 20 20 0.3 k0.3 k

WW,WZ,ZZWW,WZ,ZZ leptons leptons

quelquesquelques 150150

validation validation des capacités des capacités du détecteurdu détecteur

validation validation des capacités des capacités du détecteurdu détecteur

qq

qq-

%9.69

%0.20

%4.30

, 8.5%6

e%6.10

or ,,eeZ

or ,,eW

qq

qq-

%9.69

%0.20

%4.30

, 8.5%6

e%6.10

or ,,eeZ

or ,,eW

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6 mars 2003 Auguste BESSON 83

Spectre de masse transverse

RunII: WRunII: W→e→e et Z→ee et Z→eeRunII: WRunII: W→e→e et Z→ee et Z→ee

D0 preliminary

MMTTWW=√(2 P=√(2 Pee

TTPPTT[1-[1-

coscos])])

MMTTWW=√(2 P=√(2 Pee

TTPPTT[1-[1-

coscos])])

dots: Datadots: Datahistogram: histogram: MCMC

dots: Datadots: Datahistogram: histogram: MCMC

ETe

MT pTw

ET

Ze+e-

Masse invariante :<Mee> = 90.8 GeV

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6 mars 2003 Auguste BESSON 84

Mesure de la masse du W Mesure de la masse du W Mesure de la masse du W Mesure de la masse du W

2 ( ) ( )[1 cos( )]T T T em p e p 2 ( ) ( )[1 cos( )]T T T em p e p

MMWW

• Masse transverse:Masse transverse:• Méthode:Méthode:

• Facteurs limitants: Facteurs limitants: Stat.; Stat.; ééchelle d’chelle d’éénergie jetsnergie jets

LEP2:LEP2: mmWW = 80.450 = 80.450 ± 0.039 GeV± 0.039 GeV

Run I D0Run I D0:: mmWW = 80.483 = 80.483 ± 0.084 GeV± 0.084 GeV

Run I D0 + CDF:Run I D0 + CDF: mmWW = 80.456 = 80.456 ± 0.059 GeV± 0.059 GeV

Run IIa : Run IIa : mmWW = = ±± 30 MeV (D0) 30 MeV (D0) ±± 15 MeV (D0+CDF) 15 MeV (D0+CDF)

- Monte-Carlo avec une paramétrisation de la réponse - Monte-Carlo avec une paramétrisation de la réponse des électrons et des des électrons et des e e (mET) pour reproduire les (mET) pour reproduire les distributions mesurées Pdistributions mesurées PTT(e), P(e), PTT(n), M(n), MTT en fonction de en fonction de MMWW

- Paramétrisation déterminée à partir des données Paramétrisation déterminée à partir des données (Z(Zee++ee--))

- Masse déterminée à l’aide d’un ajustement par Masse déterminée à l’aide d’un ajustement par likelihood (vraisemblance)likelihood (vraisemblance)

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6 mars 2003 Auguste BESSON 85

RunII: RunII: W/Z, Sections efficacesW/Z, Sections efficacesRunII: RunII: W/Z, Sections efficacesW/Z, Sections efficaces

• échantillon de donnéeséchantillon de données– Luminosité ~ 7.5 pbLuminosité ~ 7.5 pb-1-1

• Premières mesures de Premières mesures de sections efficaces sections efficaces

à 1.96 TeV !à 1.96 TeV !

pb 212020266

)(

lumisyststat

Z eeZB

pb 212020266

)(

lumisyststat

Z eeZB

nbeWB lumisyststatW 27.033.006.067.2)( nbeWB lumisyststatW 27.033.006.067.2)(

NNLO Van Neerven et al

D0 preliminary

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6 mars 2003 Auguste BESSON 86

RunII: RunII: Largeur Largeur du W du WRunII: RunII: Largeur Largeur du W du W• Rapport des sections efficacesRapport des sections efficaces

– annulation d’une partie des systématiques :annulation d’une partie des systématiques :

• mesure de la largeur du boson W mesure de la largeur du boson W

– en utilisant en utilisant (W)/(W)/(Z) théorique et BR(Z(Z) théorique et BR(Zee) du LEPee) du LEP

– mesure “world average”:mesure “world average”:

WW = 2.135 = 2.135 ± ± 0.069 GeV0.069 GeV

WZ

ZWsyststat

Z

W

eeZ

eW

eeZB

eWBR

)(

)(6.08.00.10

)(

)(

WZ

ZWsyststat

Z

W

eeZ

eW

eeZB

eWBR

)(

)(6.08.00.10

)(

)(

GeV 04.013.018.026.2 theorysyststatW GeV 04.013.018.026.2 theorysyststatW

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6 mars 2003 Auguste BESSON 87

W/Z + jetsW/Z + jetsW/Z + jetsW/Z + jets

• Multiplicité des jetsMultiplicité des jets

• Importance:Importance:- Physique du top: Physique du top: W+W+3jets, Z+3jets, Z+2jets2jets-Physique du Higgs : Physique du Higgs : W/Z +W/Z + 2jets 2jets- Bruit de fond pour Bruit de fond pour de nombreuse de nombreuse analysesanalyses

Z+-

We

Nombre de jetsNombre de jets

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Physique du topPhysique du topPhysique du topPhysique du top

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6 mars 2003 Auguste BESSON 89

• Section efficace de productionSection efficace de production• Rapports de branchement,Rapports de branchement,canaux rares de dcanaux rares de déésintegrationssintegrations• vertex Wtbvertex Wtb• Masse du top Masse du top • Largeur du topLargeur du top• Production simpleProduction simple• CorrCorréélation de spinlation de spin• Recherche de Higgs chargRecherche de Higgs chargéé• Energie 1.8Energie 1.8→→2 TeV 2 TeV → → + 40% + 40% (pp(pp→tt) ~ 8 pb→tt) ~ 8 pb(pp(pp→tt) ~ 8 pb→tt) ~ 8 pb

Physique du topPhysique du topPhysique du topPhysique du top

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6 mars 2003 Auguste BESSON 90

top : rapport de branchementstop : rapport de branchementstop : rapport de branchementstop : rapport de branchements

• Etat initialEtat initial- qq = 85 % ; gg = 15 %qq = 85 % ; gg = 15 %

• Top Top →W b→W b- éétat final dtat final déépend du modepend du mode de dde déésintegration du Wsintegration du W

• ClassificationClassification- ““di-leptons”di-leptons”- ““jets + lepton”jets + lepton”- ““all jets”all jets”

All jets (44% )

tau + X (21% )

mu + jets (15% )

e + jets (15% )

e mu (2.5% )

e e (1.2% )

mu mu (1.2% )

CanalCanal RunII (2 fbRunII (2 fb-1-1)) S:BS:Bdileptondilepton 200 200 5:15:1lepton + lepton + 4jets4jets 1,800 1,800lepton+ lepton+ 3jets/b-tag 3jets/b-tag 1,400 1,400 3:13:1lepton+ lepton+ 4jets/b-b tags 4jets/b-b tags 600 600 12:1 12:1Single topSingle top 330 330 1:21:2

CanalCanal RunII (2 fbRunII (2 fb-1-1)) S:BS:Bdileptondilepton 200 200 5:15:1lepton + lepton + 4jets4jets 1,800 1,800lepton+ lepton+ 3jets/b-tag 3jets/b-tag 1,400 1,400 3:13:1lepton+ lepton+ 4jets/b-b tags 4jets/b-b tags 600 600 12:1 12:1Single topSingle top 330 330 1:21:2

_

f

fW+

t

_b

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6 mars 2003 Auguste BESSON 91

• Sélection :Sélection :- 1 lepton isol1 lepton isolé + é + ≥ 4 jets≥ 4 jets- éétiquetage du btiquetage du b

• Ajustement cinAjustement cinéématiquematique

- M- Mll=M=MWW; M; Mqq’qq’=M=MWW;;

MMllbb=M=Mqq’b’qq’b’

- ajustement par - ajustement par 2 2 pour pour chaque chaque éévvéénementnement

• ComplicationsComplications- Combinatoire entre les jetsCombinatoire entre les jets- Radiations de gluonsRadiations de gluons

RunI : Masse du top en “lepton + RunI : Masse du top en “lepton + jets”jets”

RunI : Masse du top en “lepton + RunI : Masse du top en “lepton + jets”jets”

mmtt = 173.3±5.6±5.5 GeV = 173.3±5.6±5.5 GeVmmtt = 173.3±5.6±5.5 GeV = 173.3±5.6±5.5 GeV

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6 mars 2003 Auguste BESSON 92

• Run I : D0+CDFRun I : D0+CDF

• AmAmééliorations Run IIliorations Run II- statistiquestatistique- Double Double b-tagb-tagRéduit combinatoireRéduit combinatoire

- e/e/ ID ID- Monte-Carlo.Monte-Carlo.Radiations gluonsRadiations gluons

- calibration jetscalibration jets< Donn< Donnéées Zes Z→→bb; Wbb; W→→jjjj

Masse du top : Run IIMasse du top : Run IIMasse du top : Run IIMasse du top : Run II

Incertitudes Incertitudes (GeV)(GeV)

Run Run II

Run IIaRun IIa

StatistiquesStatistiques 5.65.6 1.31.3

Echelle d’E.Echelle d’E. 4.04.0 2.22.2

GGéénnéérateur fondrateur fond 2.52.5 0.70.7

GGéénnéérateur signalrateur signal 1.91.9 0.40.4

Fit likelihoodFit likelihood 1.11.1 0.30.3

Total Total systsystéématiquesmatiques

5.55.5 2.32.3

TOTALTOTAL 7.87.8 2.72.7

(par expérience)

Erreurs pour « leptons + jets »

mmtt = 174.3±5.1 GeV = 174.3±5.1 GeVmmtt = 174.3±5.1 GeV = 174.3±5.1 GeV

Tous les canaux combinTous les canaux combinésés: : mmt t ~ 2 GeV/c~ 2 GeV/c22Tous les canaux combinTous les canaux combinésés: : mmt t ~ 2 GeV/c~ 2 GeV/c22

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6 mars 2003 Auguste BESSON 93

Run IIRun IIRun IIRun II

Pourquoi mesurer la masse du top ?Pourquoi mesurer la masse du top ?Pourquoi mesurer la masse du top ?Pourquoi mesurer la masse du top ?

• ParamParamèètre important du modtre important du modèèle standard le standard - syst- systèème BBbarme BBbar

• Corrections radiativesCorrections radiatives

• Contraintes sur le HiggsContraintes sur le Higgs

mmtt 2-3 GeV (par exp.) 2-3 GeV (par exp.)mmWW 30 MeV 30 MeV Constraint la masse du Constraint la masse du

HiggsHiggsConstraint la masse du Constraint la masse du HiggsHiggs

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6 mars 2003 Auguste BESSON 94

top : Sections efficacestop : Sections efficacestop : Sections efficacestop : Sections efficaces

pb 4.8 5.45.3

pb 3.34.6

0 2 4 6 8 10 12 14 16

cross section (pb)

pb 1.21.4

pb 5.33.8

pb 2.31.7

pb 7.19.5

pb 6.7 5.37.2

pb 3.42.9

pb 5.11.5

pb 5.6 7.14.1

theory

CDF dileptonDØ dilepton

DØ topological

CDF lepton-tagDØ lepton-tag

CDF SVX-tag

CDF hadronicDØ hadronic

DØ combinedCDF combined

Berger et al. Bonciani et al.Laenen et al.Nason et al.

4.7 - 6.2pb

• Run I : Run I : 5.9 5.9 ± 1.7 pb± 1.7 pb• IntIntéérrêêt:t: test QCD, nouvelle physique.test QCD, nouvelle physique. • Principales erreurs :Principales erreurs :

LuminositLuminositéé ± 5 %± 5 %Monte-carlo ± 4 %Monte-carlo ± 4 %Echelle d’energie ± 2 %Echelle d’energie ± 2 %ISR/FSR ± 2-3 %ISR/FSR ± 2-3 %

• Points clés :Points clés :Réseaux neuronesRéseaux neuronesEtiquetage des bEtiquetage des bCombinaisons des Combinaisons des éétats finalstats finals

• PrPréécision attendue :cision attendue :

RunIIa ~ 8%RunIIa ~ 8%RunIIa ~ 8%RunIIa ~ 8%

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6 mars 2003 Auguste BESSON 95

• Sections efficaces (théo.)Sections efficaces (théo.)- - (pp(ppWgWgt+X) = 1.7t+X) = 1.70.2 pb 0.2 pb (pp(ppW*W*t+X) = 0.72t+X) = 0.720.04 pb0.04 pb

• IntérêtIntérêt- accaccèès au vertex W-tbs au vertex W-tb- Largeur du quark topLargeur du quark top(qq tb) (t W+b) |Vtb|2

• Points clPoints clééss- Efficacité b-tagging - Efficacité b-tagging - Taux faux leptons et faux b-jets- Taux faux leptons et faux b-jets- Réseaux de neurones- Réseaux de neurones- Bruit de fond pour la recherche du Higgs- Bruit de fond pour la recherche du Higgs

• RRéésultats attendussultats attendus

RunII: production simple du topRunII: production simple du topRunII: production simple du topRunII: production simple du top

(qq (qq tb) tb) 20% 20% (t (t W+b) W+b) 25% 25%Vtb Vtb 12%12%

(qq (qq tb) tb) 20% 20% (t (t W+b) W+b) 25% 25%Vtb Vtb 12%12%

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6 mars 2003 Auguste BESSON 96

D0 IRES-GRPHED0 IRES-GRPHED0 IRES-GRPHED0 IRES-GRPHE• MembresMembresDaniel Bloch (responsable)Daniel Bloch (responsable)A.B. (ATER)A.B. (ATER)François CharlesFrançois CharlesJean-Pierre Froberger (informatique)Jean-Pierre Froberger (informatique)Walter Geist Walter Geist

• ActivitésActivités– Étiquetage du bÉtiquetage du b– Identification du Identification du – Physique du top: production simplePhysique du top: production simple– SupersymétrieSupersymétrie– shiftsshifts

Denis Gelé Denis Gelé Sébastien Greder (doctorant)Sébastien Greder (doctorant)Anne-Catherine Le Bihan (doctorante)Anne-Catherine Le Bihan (doctorante)Abdenour Lounis Abdenour Lounis Isabelle Ripp-BaudotIsabelle Ripp-Baudot