Ereignisse mit isolierten Leptonen bei großem fehlenden...
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Volker Adler (DESY) DPG-Frühjahrstagung – Teilchenphysik, Berlin, 2005 1
Ereignisse mit isolierten Leptonen Ereignisse mit isolierten Leptonen bei großem fehlenden bei großem fehlenden
Transversalimpuls mit dem ZEUS-Transversalimpuls mit dem ZEUS-Experiment (HERA II)Experiment (HERA II)
InhaltInhalt– EinführungEinführung
● HERA und ZEUSHERA und ZEUS● Quellen isolierte Leptonen bei HERAQuellen isolierte Leptonen bei HERA● Bisherige ErgebnisseBisherige Ergebnisse
– AnalyseAnalyse● EreignistopologieEreignistopologie● Daten und Monte CarloDaten und Monte Carlo● EreignisselektionEreignisselektion
– ZusammenfassungZusammenfassung
Ereignisse mit isolierten Leptonen bei großem fehlenden Transversalimpuls mit dem ZEUS-Experiment (HERA II)
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EinführungHERA und ZEUS
● HERA:ep-Speicherringanlage mit√s = 318 GeV und L = 75 nb-1s-1
zur Erforschung der Protonstruktur
● ZEUS:typischer Mehrzweckdetektor mit– Spurdetektoren– Kalorimetrie– Myonsystem
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EinführungQuellen isolierter Leptonen bei HERA (SM)
Erzeugung einzelner W-Bosonen
Wirkungsquerschnitt bei HERA:σ = 1.16 pb
Signatur:– leptonischer W-Zerfall:
● isoliertes Lepton● fehlendes p
T
– hadronischer W-Zerfall:● 2 Jets
Erzeugung einzelner t-Quarks
– Baumdiagramme:● nur CC● σ ≈ 1 fb
– (Ein-)Schleifendiagramme:● auch NC möglich
(SM FCNC)● verschwindendes σ
aber...
Ereignisse mit isolierten Leptonen bei großem fehlenden Transversalimpuls mit dem ZEUS-Experiment (HERA II)
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EinführungQuellen isolierter Leptonen bei HERA (BSM)
Eine Anreicherung des FCNC wird für einige Theorien jenseits des SM vorhergesagt, z.B.:– R-Parität-verletzende SUSY
(Slepton-Austausch)– Multi-Higgs-Dublett-Modelle
(Austausch eines geladenen H)
– Exotische Quarks→ GUT, Stringtheorien(Misching mit t)
Wirkungsquerschnitt– variiert abhängig von der
Stärke der anomalen Kopplung
→ σ = ~ 10-3 ... 10+1 pb
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EinführungBisherige Ergebnisse
● ZEUS: Phys.Lett.B559,153-170(2003), Phys.Lett.B583,41-58(2004)● H1: Phys.Lett.B561,241(2003), H1prelim-04-061, H1prelim-04-163
(incl. update)
ZEUS H1p_T,hadr > 25 GeV 130.1 pb-1 53 pb-1
exp. (SM)e exp. (W) 45% 85% 69%
obs. 2 5 5
exp. (SM)m exp. (W) 50% 89% 74%
obs. 5 6 0
exp. (SM) ---t exp. (W) 50% 49% ---
obs. 2 0 ---
H1 (HERAII)
118.4 pb-1 (t: 108 pb-1)
2.90+0.59-0.32 1.49+-0.18 0.84+-0.19
2.75+0.21-0.21 1.44+-0.18 0.85+-0.13
0.20+-0.03 0.53+-1.36
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AnalyseEreignis-Topologie der Erzeugung einzelner
t-Quarks
isolierte Spur
großer fehlenderTransversalimpuls(p
T)
Jet, der zu großem pT,hadr.
führt
Keine andere Ereignisklasse bei HERA besitzt diese Topologie!
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AnalyseDaten und Monte Carlo
● Datensatz:2003/04 ZEUS e+p data (40.59 pb-1)
● Monte Carlo (MC):Signal:– Erzeugung einzelner t-Quarks: m
t = 175 GeV
Untergrund:– Neutrale Ströme (NC): Q² > 100 GeV²– Geladene Ströme (CC): Q² > 100 GeV²– Erzeugung einzelner W-Bosonen: DIS/res. W+/W-
– Noch hinzuzufügen:● Di-Lepton: Bethe-Heitler-Prozess● Photoproduktion (geringer Beitrag erwartet)● weitere NC/CC MC (erhöhte Auflösung für große Q2)
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AnalyseVorselektion
Trigger:● CC
Unterdrückung von Nicht-ep-Ereignissen:
● Vertex- und Spurqualität● Kalorimeter-Timing (nur Daten)● Unterdrückung atmosphärischer
Myonen● Unterdrückung von unphysikalischen
lokalisierten Energiedepositionen● Unterdrückung von p-Gas-WW in
Ereignissen mit hohem pT
Ereigniskinematik:● p
T > 15 GeV (s. Topologie)
● yJB
> 0.2 (verbessert Sig./Untergr.)
MC: 780; Daten: 714
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AnalyseHauptselektion
≥ 1 isolierte Spur:● vertex-gefittet● hohes p
T
● Streuwinkel kleiner als für gestreute e+ am wahrscheinlichsten
● isoliert gegen Jets und andere Spuren
MC: 37,8; Daten: 13
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AnalyseEndselektion
Kinematik:● p
T > 20 GeV
Leptonabhängige Selektion:● e: E-p
z < 47 GeV
● m: pT,miss > 10 GeV● hadr.: e-Unterdrückung
MC: 6,99; Daten: 5 (Beispiele)
t-Selektion:● starke hadronische Aktivität
MC: 5,83; Daten: 1
→ keine Überschüsse
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AnalyseElektronkandidat
(t-Selektion)
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AnalyseMyonkandidat
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AnalyseTauonkandidat
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Zusammenfassung
● Beide HERA-Experimente haben in der Vergangenheit Überschüsse bei isolierten Leptonen mit großem fehlenden Transversalimpuls in verschiedenen Kanälen beobachtet.→ Hinweise auf Physik jenseits des Standardmodells?
● Aktuelle Analysen mit der höheren HERA II-Luminosität sollen die Signifikanz dieser Überschüsse verifizieren.
● Eine ZEUS-Analyse der aktuellen HERA II-Daten hat bisher keinen weiteren Überschuss erkennen lassen.
Pläne:● Verfeinerung der Analyse:
– t-Identifikation– b-Identifikation
● Einbeziehen weiterer Daten● Setzen von Grenzen auf Erzeugung einzelner t-Quarks