Invariant mass reconstruction in a search for light charged Higgs bosons in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV
| Title: | Invariant mass reconstruction in a search for light charged Higgs bosons in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV |
| Author(s): | Richter, Stefan |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Physics |
| Discipline: | Physics |
| Language: | English |
| Acceptance year: | 2013 |
| Abstract: |
An algorithm for invariant mass reconstruction in a search for light charged Higgs bosons (H±) produced in top quark decays and decaying to a tau lepton and neutrino, H^± -> τ^± ν_τ, is presented. Here, 'light' means lighter than the top quark. The algorithm uses the top quark mass as a kinematical constraint to allow the calculation of the longitudinal momentum of the neutrinos. The invariant mass of the tau-and-neutrino system is then calculated using the missing transverse energy, the calculated longitudinal momentum of the neutrinos, and the measured momentum of the visible decay products of the tau lepton.
Methods for resolving ambiguities and recovering unphysical results arising in the invariant mass reconstruction are presented.
The invariant mass distribution could be used to extract a possible signal, replacing or complementing the transverse mass distribution that has been used so far in the analysis.
In a preliminary data analysis using proton-proton collision data at sqrt(s) = 7 TeV corresponding to an integrated luminostity of 5.1 fb^(-1) recorded by the CMS experiment, it is shown that using invariant mass distribution obtained with the presented algorithm allows to set a more stringent upper limit on the signal branching fraction B(t -> H^± b) × B(H^± -> τ^± ν_τ) than does using the transverse mass distribution. An expected upper limit at the 95 % confidence level between around 0.37 % to 2.5 % (transverse mass) and 0.13 % to 1.9 % (invariant mass) is found, depending on the H^± mass.
These results suggest that using the invariant mass reconstructed with the new algorithm may improve the signal sensitivity of the search.
Tässä työssä esitetään algoritmi invariantin massan rekonstruoimiseksi. Sitä käytetään analyysissä, jossa etsitään kevyitä varattuja Higgsin bosoneita (H^±), jotka syntyvät huippu-kvarkkien hajoamisissa ja jotka hajoavat edelleen tau-leptoniksi ja neutriinoksi, H^± -> τ^± ν_τ. Kevyt tarkoittaa tässä yhteydessä kevyempi kuin huippu-kvarkki. Algoritmi käyttää huippu-kvarkin massaa kinemaattisena rajoituksena, jonka avulla pystytään laskemaan neutriinojen pitkittäinen liikemäärä. Taun ja neutriinon muodostaman järjestelmän invariantti massa pystytään sen jälkeen laskemaan käyttäen puuttuvaa poikittaista energiaa, neutriinojen laskettua pitkittäistä liikemäärää sekä tau-leptonien suoraan havaittavien hajoamistuotteiden kokeellisesti määritettyä liikemäärää.
Invariantin massan rekonstruktiossa saattaa ilmetä monikäsitteisyyksiä tai epäfysikaalisia tuloksia. Tässä työssä esitetään keinoja näiden haasteiden ratkaisemiseksi.
Invariantin massan jakaumaa voidaan käyttää mahdollisen signaalin havaitsemiseen, johon analyysissä on tähän asti käytetty ainoastaan poikittaisen massan jakaumaa. Poikittaisen massan sijaan analyysissä voidaan käyttää invarianttia massaa tai kummankin massan yhdistelmää.
Työssä on tehty alustava data-analyysi, jossa on käytetty CMS -kokeen tallentamaa dataa protoni—protoni-törmäyksistä. Datan määrä vastaa integroitua luminositeettiä 5.1 fb^(-1), ja massakeskipiste-energia törmäyksissä oli sqrt(s) = 7 TeV. Data-analyysin tulokset osoittavat, että uuden algoritmin avulla saadun invariantin massan jakauman käyttö sallii tiukemman ylärajan asettamisen signaalihajoamissuhteelle B(t -> H^± b) × B(H^± -> τ^± ν_τ) kuin poikittaisen massan jakauman käyttö. Odotusarvoinen yläraja 95 %:n luottamustasolla on tulosten perusteella välillä 0.37–2.5 % (poikittainen massa) ja välillä 0.13–1.9 % (invariantti massa) varatun Higgsin bosonin massasta riippuen.
Nämä alustavat tulokset viittaavat siihen, että uuden algoritmin avulla rekonstruoidun invariantin massan jakauman käyttö saattaa parantaa etsinnän herkkyyttä mahdolliselle signaalille.
|
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| Info_page_English.pdf | 49.89Kb | ||
| Info_page_Finnish.pdf | 49.18Kb | ||
| MSc_thesis_Stefan_Richter.pdf | 6.669Mb | ||
| MSc_thesis_Stefan_Richter_with_info_pages.pdf | 6.680Mb |
This item appears in the following Collection(s)
-
Faculty of Science [4026]