CMS实验物理分析qqH;H-γγ

CMS实验物理分析

qqH;H->γγ粒子天体中心肖虹导师：陈国明2009.03.201概述1.工作目的和意义2.分析策略：cut-based方法，多变量分析方法分析信号和本底3.工作计划2工作目的和意义几十年来，标准模型经受住了大量的实验检验，但是，其预言的最重要粒子-Higgs粒子，却一直没有在实验上发现。Higgs的寻找和性质的测量是近年高能物理实验的最前沿问题。LEP实验给出了Higgs粒子的质量下限114.4GeV。3工作目的和意义续通过H→γγ来寻找SMHiggs粒子是比较重要的衰变道。虽然这一衰变道的分支比相对较低，但却可以通过电磁量能器重建出很强的不变质量峰，可以利用这一衰变道精确测量Higgs的质量。qqH，H→γγ是H→γγ中分支比第二大的衰变道，有很好的事例形貌，可以很好的排除本底。通过qqH，H→γγ蒙卡模拟的研究，掌握在LHC上寻找higgs的相关技术和经验，发掘cms探测器的潜力，与ggfusion，H→γγ这一衰变道结合到一起，提高探测higgs粒子的灵敏度。4介绍信号(a)5介绍本底末态还有两个真实光子的本底，虽然产生的光子的动力学与来自Higgs的光子分布不同，通过动力学选择可以减少这一类本底，但却是不可能完全去除的，我们称之为“不可去”本底。末态含有至少1个造成假光子的jet的本底，我们称之为“可去”本底共4种本底：γbox，γborn，γjet，jets，6介绍本底

irreduciblereducible7工作内容1.利用cut-based方法区分信号和本底2.利用多变量分析的方法区分信号和本底8Cut-basedmethod对重建的信号和本底的进行区分的selection条件：1.光子的孤立性（5）2.事例形貌（4）9Cut-basedmethod中的主要选择条件（higgs产生的光子的特点）1.选择两个pt最大的光子，pt分别大于40GeV和25GeV2.在电磁量能器中，在光子候选者周围ΔR<0.3之中没有pt>1.5GeV的径迹3.在电磁量能器中，在光子候选者周围0.06<ΔR<0.3的basiccluster之中沉积的横能量之和在桶部和端盖分别大于1.2和1.6

GeV

4.在电磁量能器中，在光子候选者周围0.06<ΔR<0.3的basiccluster之中沉积的横能量之和与pt最大的supercluster的横能量的比例小于0.015.在强子量能器中在光子候选者周围ΔR<0.3的supercluster之中的沉积能量和在电磁量能器中光子在supercluster之中的沉积能量的比例小于0.110Cut-basedmethod中的主要选择条件（事例形貌）1.选择pt最大的两个jet作为forwardjet的候选者，比别人的挑选方法提高约5%的效率（由于higgs产生的两个孤立光子会重建成两个jet，因此挑选forwardjet的候选者需要去掉两个光子jet）2.forwardjet的候选者的pt大于20GeV,3.|η1-η2|>4.0,4.两个jet的不变质量大于500GeV11多变量分析方法1.光子的孤立性（12）2.事例形貌（22）3.（1）π0区分（12）（2）π0区分另外一种方法分成两类：onetrack，twotracks分别取不同的变量做训练用两种方法做一个比较，看哪一种好12多变量分析方法

（光子的孤立性）12个变量重建光子的R9值重建光子与最近的pt>2Gev的重建径迹之间的夹角重建光子的pt与包含这个光子的jet的比值径迹室内，重建光子周围dr内所有重建径迹的pt之和。Dr分别为0.1，0.2，0.3，0.4，0.5Ecal中重建光子周围r_min<dr<r_max内所有基团的ET和。r_min=0.06Hcal中重建光子周围dr内所有重建tower的Et之和。13多变量分析方法

（事例形貌）22个变量两个forwardjet的不变质量两个forwardjetEta差的绝对值除去forwardjet后剩下所有jet的ptPTJetFraction：两个forwardjet的pt比除去forwardjet后剩下所有jet的ptEtaJ1EtaJ2靠得比较近的光子和jet的不变质量rj1_massrj2_massrrjj_mass14利用上一小节中对光子的孤立性的分析结果，考虑横动量最高的两个光子的孤立性的TMABDT输出结果，即标记为NNiso1和NNios2的两个变量。四个变量，以及以及PL考虑实例的jets信息。由于在CMSSW软件内，重建时会把所有的光子作为一个jet的候选者。在考虑jet信息时，要把包含这两个作为Higgs衰变时的候选光子（事例中最高横动量的两个光子）的jet排除后，在考虑剩下的jet。所以选取剩下jet的横动量最高和次高的jet的横动量，以及所有剩下jet的横动量之和作为输入量，即共三个变量。15还有一个与jet相关联的量，就是这两个高横动量光子的ET之和与包含这两个光子的jet的PT之和的比值。对于信号事例，这应该是等于1的高斯分布。而对于本底事例，在小于1的方向上有很长的尾巴分布。再考虑丢失横动量MET的信息。研究发现直接使用MET，并不是一个很好的区分量。使用MET再加上量能器的ET是一个很好的区分量。即。最后考虑径迹的信息。这里定义了一个量，，即所有径迹在某一条径迹上动量投影的和与所有径迹动量的模之和的比值的最大值。16π0

区分（12个变量）光子候选者的PT与包含这光子的jet的PT光子转化对应的两个电子候选者径迹的PT的矢量和与光子候选者横能量ET的比值。若果只对应于一根径迹，把这个比值初始化为1。对于真实的单光子簇射，如果转化了的电子都能够很好的精确重建出来，在光子重建精确的情况下，这个比值应该等于1。而对于来自π0簇射的重建出来的光子候选者，由于大部分只有一个光子转化，所以这个比值应该小于1。光子转化对应的两个电子候选者组成的光子与重建的光子候选者（η,φ）的距离17π0

区分续R19。即簇射中最大晶体能量与3×3晶体矩阵的能量的比值。S1/S25。即簇射中最大晶体能量与5×5晶体矩阵的能量的比值。S9/（S9－S1－M2）。S9为3×3晶体矩阵的能量，M2该矩阵中能量次大值。S4/S25。S4为能量最大2×2晶体矩阵的能量。(S25-S1)/S25(S25-S9)/S2518cEE：其中ηi为重建光子对应5×5晶体矩阵内第i根晶体的位置η值。该矩阵平均值η0为该5×5晶体矩阵的能量权重平均位置的η值。权重wi为该晶体的能量对数权重，求法与第3章中介绍求簇射重心使用的能量对数权重的求法一样的cEP：其中φi为第i根晶体的位置φ值。平均值φ0为该5×5晶体矩阵的能量权重平均位置的φ值。权重定义与上一个变量的定义一样。cPP：各参数与以上两个变量的定义一致19Theothermethodonetrack，twotracks分别取不同的变量做训练20isolationPhotoneta<2.5Photonpt<30GeVTrackisolationEcalisolation21ConvertedphotonThesmallest|e/p-1|ofalltheselectedconvertedphotons22OnetrackConvertedphotoneoverpConvertedphotonptovertheclosestjetptConvertedphotonCEPConvertedphotonCPPConvertedphotonR9ConvertedphotonS9/(S9-S1-S2)DeltaRofConvertedphotonandtheclosestSC(excepttheSCitself)23TwotracksConvertedphotoneoverpConvertedphotonptovertheclosestjetptConvertedphotonCEPConvertedphotonCPPConvertedphotonS9/(S9-S1-S2)DeltaRofConvertedphotonandtheclosestSC(excepttheSCitself)convpho_p_pairsep//(*iPho).pairCotThetaSeparation();24保持相同的信号，比较本底VBFjetsrjetrboxborntao159342280zhang159541614025NumberofeventsVBFrboxrbornrjetjets总事例数1247009446914