ボトム湯川結合定数測定の可能性
Taiki YAMAMURAICEPP, the Univ. of Tokyo1

Introduction
湯川結合 ・・・ フェルミオン-ヒッグス間のcoupling
湯川結合の測定は、ヒッグス発見後、極めて重要になるstudy。
湯川結合とfermion massの比例関係をチェックすることで、発見された粒子がSM higgsかどうかの議論を行うことができる。

ATLASでは、top(gt), bottom(gb),tau(gτ) の結合定数が測定可能。
gbの測定精度が出ない。
ttHを用いた測定・・・難しい。。

ttHによる測定を補う新たなモードとして、
VBF H→bbγ を用いたgb の測定可能性をstudyし始めた。
＜湯川結合定数の測定精度＞

VBF H→bbγ
pp → Hγjj → bbγjj + X• Higgs生成過程に寄与するquarkやWボソンからのγ放射を伴う事象。

arbitrary unit.

＜pT,γ分布 (pT>20GeV)＞
Red: γH+2jets(signal)

Blue: bbγ+2jets(BG)(下のダイアグラム参照。)• VBFプロセスの寄与がdominant。

Pt (GeV)• イベントセレクションにおいて、high-pTのγ (例. pT>20GeV)を要求することで、シグナルのsensitivityを高められる。
Feynman diagram for VBF H→bbγ
γqqq’
W/ZbH

bqq’γ

Wq’bb

Hqq’3

MC simulation
mH=120GeVでのsimulationを試みた。

Signal

BG

process

Eventgenerator

Cross section(pb)Simulation

γH + Njets
with H→bb (N≧2)

Alpgen/Jimmy

2.49e-02

Fullbbγ + Njets (N≧2)

Alpgen/Jimmy

185.9

Full

bb + Njets (N≧2)

Alpgen/Jimmy

8.19e+04

Atlfasttt

MC@NLO

373.6

Fullγ + Njets (N≧3)

Alpgen/Jimmy

7.28e+03

Atlfast※1) Signal のcross-section
Br(H→bb)=0.7を仮定している。

※2) Atlfastでの設定• Photon eff. : 80%• Photon fake rate : 5e-04• b-tag eff. : 60%• Fake-b rate : 1%

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# of photons ≧1• Pt >20GeV , |η|<2.37
crack-regionは除く。
( 1.37<|η|<1.52 )# of jets ≧4• Pt >20GeV , |η|<4.7|⊿η(j1,j2)| 分布
arbitrary unit.

Event selection

Red: γH+2jets(signal)

Blue: bbγ+2jets(BG)

2 of b-tagged jets
• η(j1)・η(j2) < 0• |⊿η(j1,j2)| > 2.0• M(j1,j2) > 800GeV
Central Jet Veto

M(j1,j2) 分布
arbitrary unit.

VBF selection|⊿η |Red: γH+2jets(signal)

Blue: bbγ+2jets(BG)• Pt >20GeV , |η|<3.2
90<M(bb)<140GeV

M(jj) (GeV)MC results# of selected events (Normalized at 30fbSignal-1)

Backgrounds
bbγ+Njets

bb+Njets

ttγ+Njets

No selection744

5.58e+06

2.46e+09

1.12e+07

2.18e+08

N(photon)≧1356

2.17e+06

3.24e+06

2.33e+05

1.43e+08

N(jet)≧4227

6.41e+05

9.57e+05

1.90e+05

4.48e+07

b-tag

100

2.90e+05

1.44e+05

6.86e+04

1.77e+04

η(j1)・η(j2)<089

1.67e+05

7.63e+05

4.68e+04

1.09e+04⊿η(j1,j2)>2.0

85

1.21e+05

5.98e+05

2.71e+047386

M(j1,j2)>800GeV

369058

5049

4284

518

Central Jet Veto

294824

1843

741

126

100<M(bb)<140GeV

25

1299

099

12VBF
cutS/√
B = 25/√1410 = 0.68

6

-1M(bb)分布 (Normalized at 30fb )Backgroundが非常に多い。。
Red: Signal“bbγ+ Njets” がdominant。

Black: BG(1410evts中の1299evts)

点線は本解析でのcut value。
M(bb) (GeV)

シグナルとBGのkinematicsを詳しく理解したうえで、sensitivityを高めるようなcutを今後考えていきたい。
• JetのPt cutのoptimization• VBF cut ( M(jj), ⊿η(jj) )• Forward jet と b-jet間の⊿r なども使えないか??

7

bbγ studyによる gb の測定精度
極めてアバウトな議論をすると、、、-1ℒ = 300fb

シグナル事象数 :
BG事象数

S=250

: B=14000(sqrt(B)～118)

シグナル数の系統誤差 : δS ～ 118

Branching の測定精度 : δBr/Br ～ δS/S = 47%

gb の測定精度 : δgb/gb = 0.5*(δBr/Br) = 24%
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M(bb)分布でのBG shapeの推定法について
Photon selection以外のイベントセレクションでcontrol sampleを作れるのではと思っている。
“bb+jets”事象が大多数を占めるサンプル。
56-1(MC result : N～10 -10 at 30fb )＜推定してみた結果＞

Black: Control sample
Red: イベントセレクション後のTotal BG

もう少し詳細なstudyが必要。。
M(bb) (GeV)

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Summary
VBF H→bbγ を用いたボトム湯川結合定数(gb)の測定可能性
high-Pt γの生成を要求することで、H→bb事象のsensitivityが高められる。
MC result :S/√
B = 0.68-1(at ℒ=30fb )(S = 25, B=1410)-1gbの測定精度： 25% at 300fb ??
kinematicsをもう少しよく理解して、sensitivityを高めたい。
(BG shapeの理解も進める。)
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bbγ以外のモードでのgb測定の可能性
High-pT のヒッグス生成事象を用いたSubjet解析というのがproposeされている。 (arXiv:0810.0409)
pT ≳ 150-200GeVのヒッグス生成事象 (H→bb)• ヒッグスから発生した2つのb-jetsが 1つのジェットに含まれてしまうような事象が多くなる。
Subjet解析を施すことで、シグナルをextract。
• 2つのsubjetがb-tagをpassするようなイベントをセレクト。
(2つのb-jetが同方向に運動しているイベントを選ぶことで、Sensitivityが高くなる。)• WH/ZH (H→bb) での解析が有望。
(High-Ptのレプトン等を要求することで、さらにBGを抑えられる。)

磯部さんがWHモードでstudyを始めている。
詳しくは、午後のHiggs sub-WGで。

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backup12

13

＜g(H,X)/g(H,W)の測定精度＞(X=t,b,τ,Z)

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MC simulation

SignalBG

process

total # ofgen’d evts

Norm factor
at 30fb-1

Simulation

γH + 2jets
γH + 3jets

10000
10000

8.20e-02
2.67e-02

Fullbbγ + 2jets
bbγ+Njets (N≧3)

10000
10000

373
184

Full

bb + 2jets
bb + Njets(N≧2)～4.2e+06～1.1e+06

463
458

Atlfasttt (lepton)tt (all-had)～2.5e+05～9.7e+04

2552

Full

γ + 2jets
γ+Njets (N≧3)

5e+06
5e+06

32
12

Atlfast