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- せぴあ ちとく
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1 1 トップ対生成におけるスピン相関と 前後方非対称性 武内勇司 ( 筑波大 ) for CDF collaboraion 特定領域 フレーバー物理の新展開 研究 2012 奈良県吉野郡吉野町芳雲館 Jul. 7h, 2012
2 Tevaron Run II Chicago CDF D0 TEVATRON MAIN INJECTOR Tevaron Proon-aniproon collisions a s = 1.96 TeV Shudown on Sep. 30, 2011 Final daase: ~10 fb -1 for physics 2
3 3 The CDF II Deecor Silicon verex deecor (1+5+2 layers) Cenral drif chamber (8 super layers) 1.4T solenoid Good paricle idenificaion (K,p) Cenral/Wall/Plug calorimeers Scinillaor+drif chamber muon deecors
4 TEVATRON における 生成と崩壊 15% g g g g + + g g g Br W + b ~100% ν 1 1 x~ % x~0.2 W + W e +, μ + b b e, μ ν Dilepon 2 lepon 2 b-je MET 2 b b e, μ ν Lepon+Je 1 lepon 4 je(2 b-je) MET 2 b b 3 4 All Hadronic 6 je(2 b-je) Caegorize evens ino 3 decay ypes according o W decay mode 4
5 トップクォークの崩壊 弱い相互作用 (V-A) で崩壊 b ν l + W heliciy 測定により, 実験的にも既に確立している トップクォークの静止系において荷電レプトンの飛んでいく方向がトップの偏極方向 W + down-ype トップクォークのスピンは, 測ることが可能! b l + b l ν ν 5
6 生成における Spin Correlaion Top and ani-op spins are correlaed a producion in differen ways a Tevaron and LHC Top uark spin a he producion can be measured decays before losing polarizaion decays via V-A ineracion (charged lepon has 100% informaion on op spin) Spin correlaion can be measured as angular correlaions of decay producs: dσ 1 Ccosθ + cosθ J = 1, J z = ±1 J = 0, J z = 0 near hreshold g g annihilaion Dominaing@Tevaron J z = 0 がないのは heliciy conservaion Experimenal verificaion of op decaying before losing polarizaion Sensiive o anomalous coupling a producion gg fusion Dominaing@LHC 6
7 Spin-spin 相関係数 κ l + l θ b θ b θ + 量子化軸 :重心系における proon 方向, aniproon 方向 θ b κ = N + N N N N + N + N + N N ss : 対のスピン状態の数 1 σ d 2 σ = 1 + κcosθ +cosθ dcosθ + dcosθ 4 7
8 8 Expeced (cosθ +, cosθ ), (cosθ b, cosθ b ), disribuions MC (κ = 1.0) MC (κ = 1.0) background
9 κ measuremen resul (5.1fb -1 ) < κ < (68%CL) SM の予想は,κ~0.78 SM とは consisen( しかし κ = 0 とも矛盾しない ) 9
10 他の実験での spin correlaion 測定 l+je dilepon: κ = 0.66 ± 0.23 (κ > CL) CMS 5.0fb -1 ATLAS 2.1fb κ = 0.40 ± (κ > κ = 0.24 ± 0.02 ± 0.08 (κ SM = 0.33) 10
11 Backward p Forward NLO predicion: A fb = 0.06 ± 0.01 M 2 g + g g Also presence of new physics could make asymmery Forward Backward Asymmery res frame g g X V p + + F B A fb = F + B F: cosθ > 0 Δy y y > 0 B: cosθ < 0 Δy < 0 g Δy : Invarian for a boos along beam dir. A? LO and NLO: posiive asym. ISR and FSR: negaive asym. X 11
12 12 Δy = y y A raw (daa)= l+jes resuls (8.7fb -1 ) A raw ( MC + bkg)=0.026 signal MC Powheg (NLO+EW)
13 13 l+jes resuls (8.7fb -1 ) Reconsruced y disribuions for reconsruced M < or > 450 GeV A raw (M <450GeV) = A raw ( MC + bkg)=0.016 A raw (M >450GeV) = A raw ( MC + bkg)=0.044 M rec < 450 GeV M rec > 450 GeV
14 Unfolding echniue N 1 obs N n obs = l+jes resuls (8.7fb -1 ) R 11 R 1m R n1 R nm A 1 Paron-level asymmery as funcions of Δy and M A m N 1 ruh N m ruh N ruh = A 1 R 1 N obs Δy = ± ±
15 dilepon resuls (5.1fb -1 ) Δy = y y & Δη l = η l + η l l + はトップクォーク,l は反トップクォークから Δη l と Δy に相関 A raw Δη l = 0.14 ± 0.05 A raw ( MC+bkg) = A raw (Δy ) = 0.14 ± 0.05 sa A raw ( MC+bkg) =
16 16 dilepon resuls (5.1fb -1 ) Pyhia MC wih even-by-even weigh of (1+ y rue ) o implemen non-zero asymmery ino MC Exrac A paron from A sub A sub = 0.21 ± 0.07 sa A paron = 0.42 ± 0.15 sa A paron = sa sys..
17 A fb a DØ Unfolded asymmery from Δy disribuion A fb = ± Unfolded asymmery from Δη l disribuion A fb = ± ± Unfolded asymmery from Q η l disribuion l A fb l = ± A fb = ± ± combined l A fb = ± predicion: ±
18 Summary Top uark 対生成の機構は,Tevaron と LHC で異なる forward-backward asymmery, spin correlaion などは, 対生成の機構に依存 Tevaron で固有な解析,LHC での実験と相補的 CDF full daa を用いた spin correlaion の解析 (dilepon), forward-backward asymmery (dilepon) の解析は, 現在進行中 op polarizaion まで含めた forward-backward asymmery の原因解明が最終目標 forward-backward asymmery CDF l+je: SM より 2σ level で大きな値, 大きな M dependence D0 l+je: SM より 2σ level で大きな値, M dependence は, むしろ CDF l+je と逆 CDF dilepon: SM より 2σ level で大きな値, 顕著な M dependence は見られない D0 dilepon: SM と consisen (A fb =0 とも consisen) LHC: SM と consisen (A fb =0 とも consisen), M dependence は見られ ない LHC の最新結果は ICHEP で 7/6 に発表? 18
19 Backup 19
20 Dilepon candidaes (5.1fb -1 ) W + W dilepon 5.1fb -1 0je 1je ν e +, μ + b b e, μ ν signal region Selecion 2 lepon (e/μ) E T p T > 20 GeV 2 or more jes pre-ag Missing E T > 25 GeV Z veo, H T, Opposie charge 334 candidaes w/ bkg. signal MC 6+1 unknonwns p ν, p ν : 6 componens b, b ambiguiy 6 consrains uaric euaion M(l + + ν) M W and c.c. M(l + + ν + b) M and c.c. p ν x,y = Emiss x,y p ν, p ν is solvable, bu 8 soluions in maximum 20 20
21 Likelihood funcion w/ je and MET resoluions P p z, P p T, and P M are obained from he signal candidaes in Pyhia MC P p z P p T P M We choose he bes soluion of (p ν, p ν, E b, E b ) which gives maximum likelihood in an even L p ν, p ν, E b, E b = P p z P p T P M 1 σ je1 exp 1 2 E je1 E b σ je1 2 1 σ je2 exp 1 2 E je2 E b σ je2 2 1 σ x MET exp 1 2 E x miss p ν + p ν σ x MET x 2 1 σ y MET exp 1 2 E y miss p ν + p ν σ y MET y
22 Δη l in conrol region Δη l in conrol sample 0je+OS Bkg model is OK Bkg doesn cause a large posiive asymmery. 1je+OS 22
23 Δy in Z+2jes candidaes Δy in Z+2jes candidaes Same flavor, OS(e + e, μ + μ ) 2 or more jes No MET (E T miss <25 GeV) M ll in Z mass window 76 < M ll < 106 GeV Z( e + e )+2jes Z( μ + μ )+2jes Δy reconsrucion doesn inroduce a fake asymmery. 23
24 Dilepon resuls (5.1fb -1 ) M dependence M rec < or >450GeV A raw (M rec < 450GeV) = 0.10 ± 0.07 sa pred: A raw (M rec > 450GeV) = 0.21 ± 0.10 sa pred: Cavea Based on Reconsruced M cu Poor resoluion, bias oward lower M No paron level asymmeries 24
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