Procuras e Vínculos do Higgs no LEP

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Procuras e Vínculos do Higgs no LEP

Gabriel Chicca Santucci

Departamento de Física Matemática -Instituto de Física - Universidade de São Paulo

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Outline

1 O Bóson de Higgs

2 LEP

3 Produção e Busca do Higgs no LEP 4 Resultados e Análises

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O Bóson de Higgs

O Mecanismo de Higgs tem um papel fundamental na unicação das forças fracas e eletromagnéticas.

No Modelo Padrão (MP), o mecanismo de Higgs prevê a existência de uma única partícula escalar neutra, o Bóson de Higgs.

Sua massa não é uma predição do modelo. Mas há limites impostos devido à auto-consistência da teoria.

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O Bóson de Higgs

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O Bóson de Higgs

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LEP (1989 - 2000)

Colisor elétron - pósitron

4 Colaborações: ALEPH, DELPHI, L3, OPAL

Diferentes grupos de pesquisa, entre os quais: LEP Higgs Working Group.

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LEP (1989 - 2000)

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LEP (1989 - 2000)

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Produção de Higgs no LEP

Espera-se que o Higgs do MP seja predominantemente produzido (a energias do LEP) em associação com um Z (Higgsstrahlung).

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Produção de Higgs no LEP

Há também contribuições menores vindas de processos de fusão de bósons vetoriais W e Z.

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Produção de Higgs no LEP

Para massas menores que 120 GeV, o decaimento

predominante do Higgs é num par bb (74% para uma massa de 115 GeV).

Outros decaimentos somam o resto de sua largura: τ+_τ-_,

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Canais de Procura do Higgs no LEP

Os canais de decaimento usados na busca pelo Higgs no LEP foram:

Estado Final de 4-jatos (H → bb)(Z → qq); Missing Energy: (H → bb)(Z → ν ¯ν);

Leptônico: (H → bb)(Z → l+_l−_{), com l = e, µ;}

Estado nal com τ: (H → bb)(Z → τ+

τ−) e (H → τ+

τ−)(Z → q¯q).

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Teste - Estatístico

Dois cenários: somente fundo e fundo+sinal: Q =Ls+b

Lb

este teste é o que usa mais ecientemente a informação contida numa conguração de eventos selecionados num experimento de busca. Por conveniência usa-se a forma logaritmica de Q:

−2lnQ = 2s_tot−2∑_in_iln[1 +si

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Teste - Estatístico

-10 -5 0 5 10 15 20 25 100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 m_H(GeV/c2) -2 ln(Q) Observed Expected background

Expected signal + background

LEP

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Análises

0 5 10 15 20 25 30 0 20 40 60 80 100 120

Reconstructed Mass mH [GeV/c

2_] Events / 3 GeV/c 2 √s– = 200-210 GeV LEP loose background hZ Signal (mh=115 GeV) all cnd= 119 bgd= 116.51 sgl= 10.02 > 109 GeV 17 15.76 7.1 0 2 4 6 8 10 12 0 20 40 60 80 100 120

2_] Events / 3 GeV/c 2 √s– = 200-210 GeV LEP medium background hZ Signal (mh=115 GeV) all cnd= 34 bgd= 35.69 sgl= 5.3 > 109 GeV 5 3.93 3.88 0 1 2 3 4 5 6 7 0 20 40 60 80 100 120

2_] Events / 3 GeV/c 2 √s– = 200-210 GeV LEP tight background hZ Signal (mh=115 GeV) all cnd= 18 bgd= 13.97 sgl= 2.9 > 109 GeV 4 1.21 2.21

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Análises

10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 2 CL s 114.4 115.3 LEP Observed Expected for background

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Análises

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Análises

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 20 40 60 80 100 120 95% CL limit on ξ 2 LEP √s = 91-210 GeV Observed

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Análises

LEP+Tevatron

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Conclusões

O LEP foi um dos maiores responsáveis pelas medidas mais precisas que temos da teoria EletroFraca.

Ele conseguiu excluir o Higgs do modelo Padrão com massa menor que 114,4 GeV com 95% de nível de conância.

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Referências

The LEP Working Group for Higgs Boson

Search for the Standard Model Higgs Boson at LEP

Site das Colaborações e Grupos de Pesquisa.