Predições para a produção difrativa do bóson de Higgs no LHC
Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor...
Transcript of Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor...
![Page 1: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/1.jpg)
Busca por Sinais de nova Física no Experimento CMS do LHC
Aluno: Breno Orzari
Orientador: Thiago R. F. P. Tomei
T Ó P I C O S A V A N Ç A D O S E M T R ATA M E N T O E S TAT Í S T I C O D E D A D O S E M F Í S I C A E X P E R I M E N TA L
![Page 2: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/2.jpg)
Sumário • Modelo Padrão das Partículas Elementares; • Colisões pp no CMS;
• O que o Modelo Padrão não prevê; • Uma das questões em aberto: o que (não) sabemos sobre Matéria Escura?; • Diversas tentativas de solução;
• O modelo dark Higgs; • Lagrangeana e Parâmetros; • Sinal no CMS; • Background;
• Simulações; • Seleção de eventos;
• Proposta; • Referências Bibliográficas. 2
![Page 3: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/3.jpg)
Modelo Padrão das Partículas Elementares
3 Fonte: Retirado de https://en.wikipedia.org/wiki/Standard_Model
(30/03/2019)
![Page 4: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/4.jpg)
Colisões pp no CMS
• Atualmente a energia de centro de massa é de 13 TeV;
4
![Page 5: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/5.jpg)
Colisões pp no CMS
5
![Page 6: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/6.jpg)
O que o Modelo Padrão não prevê
6
![Page 7: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/7.jpg)
Uma das questões em aberto: o que (não) sabemos sobre Matéria Escura?
• É estável em escalas de tempo cosmológicas;
• Não possui carga elétrica (significativa);
• Interage gravitacionalmente com a máteria usual;
• Compõe aproximadamente 80% de toda matéria do universo;
• Produz efeitos observáveis em várias escalas distintas. 7
![Page 8: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/8.jpg)
Uma das questões em aberto: o que (não) sabemos sobre Matéria Escura?
8
![Page 9: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/9.jpg)
Diversas tentativas de solução
9
![Page 10: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/10.jpg)
O modelo dark Higgs
• Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas;
• Um bóson vetorial muito massivo Z';
• Um férmion, que seria a matéria escura existente no universo;
• Um bóson escalar, o dark Higgs, que desempenha um papel semelhante
ao bóson de Higgs do Modelo Padrão.
• Assume que Z' interage com os quarks usuais;
• Assume que o dark Higgs se "mistura" com o bóson de Higgs. 10
![Page 11: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/11.jpg)
Lagrangeana e Parâmetros
11
• Massa do bóson vetorial;
• Massa da matéria escura;
• Massa do bóson escalar;
• Acoplamentos;
![Page 12: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/12.jpg)
Sinal no CMS
• Jatos vindos de quarks bottom;
• Energia transversa faltante (ou
MET);
• Dependendo da magnitude da
MET, é possível observar apenas
um jato grande com subestrutura.
12
![Page 13: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/13.jpg)
Background
• O background é composto de 4 processos principais (mais
relevantes):
• Z + bb;
• W + bb;
• Diboson;
• tt.
• Possui diversas fontes de incertezas; 13
![Page 14: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/14.jpg)
Simulações
• As simulações de sinal e background são feitas em 3 etapas:
• Simulação do processo "duro":
• MadGraph;
• Hadronização e formação de jatos:
• Pythia;
• Simulação do detector:
• Delphes;
• É possível criar uma interface entre os 3 no ambiente do MadGraph; 14
![Page 15: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/15.jpg)
Seleção de eventos
15
![Page 16: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/16.jpg)
Proposta
• Determinar e correlacionar as incertezas existentes nas
simulações do sinal e do background;
• Obter a significância do sinal e caracterizar uma possível busca
pelo dark Higgs no CMS como sendo viável ou inviável.
16
![Page 17: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/17.jpg)
Referências Bibliográficas • Pôster "Partículas Elementares e Modelo Padrão" retirado de:
https://sprace.org.br/index.php/education-outreach/estrutura-elementar-da-materia-um-cartaz-em-cada-escola/ (acesso em 30/03/2019);
• Imagens do CMS retiradas de: https://sprace.org.br/index.php/education-outreach/masterclass/masterclass-2019/ (acesso em 30/03/2019);
• Imagem da velocidade de rotação das galáxias retirada de: https://en.wikipedia.org/wiki/Galaxy_rotation_curve#cite_note-1 (acesso em 30/03/2019);
• Imagem da CMB retirada de: https://www.esa.int/spaceinimages/Images/2013/03/Planck_CMB (acesso em 30/03/2019);
17
![Page 18: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/18.jpg)
Referências Bibliográficas
• Imagem do Bullet Cluster retirada de: arXiv:astro-ph/0608407v1;
• Imagem do efeito das lentes gravitacionais retirada de: https://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_575.html (acesso em 30/03/2019);
• Imagem dos modelos de matéria escura retirada de: arXiv:1506.03116 [hep-ph];
• Informações sobre o modelo do dark Higgs: arXiv:1701.08780v2;
• Madgraph: arXiv:1405.0301 [hep-ph];
• Pythia: arXiv:1410.3012 [hep-ph];
• Delphes: arXiv:1307.6346 [hep-ex]; 18
![Page 19: Busca por Sinais de nova Física no Experimento …...O modelo dark Higgs • Assume que no setor escuro existam 3 novas partículas; •Um bóson vetorial muito massivo Z'; •Um](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022081612/5f657accb2053375e704895a/html5/thumbnails/19.jpg)
Agradecimentos
19