Entdeckunspotential für SUSY in trileptonischen Endzuständen: der lange Weg zu reinen Leptonen Oleg Brandt Betreuer: Pawel Brückman Alan Barr Tony Weidberg.

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1 Entdeckunspotential für SUSY in trileptonischen Endzuständen: der lange Weg zu reinen Leptonen Oleg Brandt Betreuer: Pawel Brückman Alan Barr Tony Weidberg ATLAS CSC 7 / 5 Papiere –

2 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 2 Heute auf dem Menü: Kurze Übersicht der Leptonvorselektion Isolation von Leptonen: Spurisolation Kalorimeterisolation Erste Gedanken zur Messung der Fakerate von isolierten Leptonen von b-jets in Daten Zusammenfassung Ausblick

3 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 3 Transversalimpuls des ersten Leptons für SU2 10 fb -1

4 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 4 Transversalimpuls des ersten Leptons für SU2 10 fb -1 SUSY-Signal Man braucht hochreine Leptonen!

5 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 5 Übersicht der Vorselektion für Leptonen Vorselektion (Schnitte der ATLAS SUSY AG in blau): Myonen: MuID | η | < 2.5 Kalorimeterisolation in einem Konus von R = 0.2: < 10 GeV bestMatch(), isCombinedMuon() chi²/NDF für die Spur < 5, Spurkombination: < 20 Jetisolation: keine Jets in R = 0.4 (gegen b) Isolation zueinander in R = 0.2 (gegen J/Psi & Y) Pt > 10 GeV Elektronen: | η | < 2.5 (isEM() & 0x3FF) == 0 rekonstruiert vom eGamma Algorithmus Isolation zueinander in R = 0.2 Pt > 15 GeV

6 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 6 Spurisolation: nach Forderung eines 3. Leptons e normalised to 1 Definiere Spurisolation als: (inspiriert von H->4l) wobei

7 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 7 Kalorimeterisolation: nach Forderung eines 3. Leptons e normalised to 1 Zusätzliches Diskriminierungspotential? Konventionelle ATLAS- Kalorimeterisolation vom AOD, rel. 12.0.7

8 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 8 Spur- gegen Kalorimeterisolation e full MC stat. Kalorimeterisolation potentiell leichter zu verstehen nicht 100% korreliert :) für starke Spurisolation Kalorimeterisolation nicht effizient :(

9 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 9 Studiere die Fakerate von isolierten Leptonen von b-Jets: Man braucht einen relativ reinen Datensatz von bs: Z -> bb tt Z -> bb: Nicht machbar wegen hoher QCD-Untergründe (wahrscheinlich) tt: Mehrere Ansatzmöglichkeiten zur Identifikation eines tt Ereignisses ohne Benutzung eines der bs Semileptonischer Kanal: Orthogonal zum dileptonischen Kanal ca. 10x mehr Statistik Studium der Fakerate von isolierten Leptonen von b-Jets im Topsektor: Ansatz - - - -

10 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 10 Studium der Fakerate von isolierten Leptonen von b-Jets im Topsektor: Ansatz entgegengesetzte Ladung

11 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 11 Nicht machbar wegen dileptonischer tt-Zerfälle! Studium der Fakerate von isolierten Leptonen von b-Jets im Topsektor: Ansatz

12 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 12 Gleiche Ladung! Studium der Fakerate von isolierten Leptonen von b-Jets im Topsektor: Ansatz

13 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 13 volle top-Zerfallskette Dijetmasse = m_W Tags Studium der Fakerate von isolierten Leptonen von b-Jets im Topsektor: Ansatz Gleiche Ladung!

14 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 14 Mögliche Untergründe (der Wichtigkeit nach – ?): Dileptonische tt-Ereignisse: Fehlmessung der Leptonladung Top-Produktion (single top): assoziierte W+t Produktion: hadronisches W: Beitrag zum gewünschten Signal leptonisches W: Beitrag zum Untergrund die meisten anderen Prozesse (t+bb...): Beitrag zum Signal Z + QCD: Fehlmessung der Leptonladung + zusätzliche Jets W + QCD: ein echtes Lepton + ein Lepton von QCD + zusätzliche Jets WZ, ZZ: Leptonen vom W / Z + zusätzliche Jets... Ideen? - - Studium der Fakerate von isolierten Leptonen von b-Jets im Topsektor: Ansatz

15 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 15 Zusammenfassung Die Analyse im Einklang mit der Leptondefinition der ATLAS SUSY AG Leptonisolation untersucht: Kalorimeterisolation wahrscheinlich leichter zu verstehen Spurisolation leistungsfähiger Korrelation resultierende Tafel der statistischen Signifikanzen: 10 fb -1

16 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 16 Outlook Study triggers for : look at new trigger menu version in 13.0.30 Identify optimal handles to adjust trigger rate Re-run trigger decision – great workshop! Study isolated lepton fake rate from b-jets: Identify relevant backgrounds First steps towards a way to measure this rate in data... Finalise our CSC 7 / 5 support note Get the CSC 7 / 5 notes out!!!

17 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 17 Backup & further discussion Backup slides following

18 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 18 SUSY SU2 in Trilepton Channel MSSM: 105 paramers SUSY spontaneously broken -> SUGRA Mass unification at GUT scale -> mSUGRA ATLAS mSUGRA benchmark points: SU2: very hard to detect SU3: generic SU4: light SUSY flat search performance in multilepton final states

19 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 19 SUSY SU2 in Trilepton Channel SU2 (Focus point region): Very few sfermions produced charginos / neutralinos light Look for signal in the gold-plated trilepton channel 2/3 signal from decay chains starting with gluinos 6/7 due to higher Pt scale Worst case scenario: gluino mass exempt from unification at GUT scale m_gluino ~ m_squark, not ~850 GeV ONLY EW associated 0 production ONLY multileptonic signal for discovery

20 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 20 Technical aspects of the analysis Signal and background MC used: csc11 and mc12 full simulation detector geometry ATLAS-CSC-01-02-00 AODs in Athena 12.0.6

21 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 21 Comparison: selection of the OSSF pair All CSC 7 analyses require Opposite Sign Same Flavour (OSSF) lepton pair Different treatment when eee or µµµ present: 1) take pair with 2) take pair with 3) take pair with All CSC7: Take 3 rd lepton with highest Pt

22 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 22 Comparison: selection of the OSSF pair All CSC 7 analyses require Opposite Sign Same Flavour (OSSF) lepton pair Different treatment when eee or µµµ present: 1) take pair with 2) take pair with 3) take pair with All CSC7: Take 3 rd lepton with highest Pt full tables: http://www- pnp.physics.ox.ac.uk/~obrandt/TrileptonAnalysis/DifferentOSSF.pdf http://www- pnp.physics.ox.ac.uk/~obrandt/TrileptonAnalysis/DifferentOSSF.pdf The preferred way to go: 3) 1) 2) 3) 10 fb -1 after full selection,

23 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 23 Cut on MEt and dilepton mass 10 fb -1

24 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 24 Worst Case scenario 10 fb -1

25 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 25 Same for SU3 10 fb -1

26 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 26 Same for SU4 10 fb -1

27 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 27 Cut Flow Table

28 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 28 Selection outlined Worst case scenario: eliminate decay chains starting with gluino pairs 2/3 of signal Xsec, enhanced to 6/7 due to higher Pt scale Jet veto: No jet with Et > 30 GeV in eta < 2.4 No jet with b-jet LH > 0.3 Jet overlap removal crucial: take only jets with eta < 2.4 Consider overlap with Electrons / Photons defined as: (isEM() & 0xFB) == 0 OR (isEM() & 0xF7) == 0 this means no track based cuts no identification on 1st / 2nd LAr sampling) Overlap distance: R = 0.2

29 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 29 Lepton trigger study First running will be at Focus on the Worst Case scenario the most critical SUSY analysis cannot trigger on jets triggering on MEt dodgy need lepton triggers rather low-Pt leptons Lepton triggers for start-up: efficient unprescaled failsafe: no risky cuts rate adjustment simple to understand

30 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 30 Lepton triggers analysed: 10,2 fb -1 Worst Case scenario

31 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 31 Lepton triggers: Summary Worst Case SU2 inclusive SU2 0 NO jet trigger firedall of SU2

32 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 32 Dilepton mass vs. missing Et No normalisation here

33 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 33 3rd lepton requirement + track-isolation (SU2) 10 fb -1 OSSF dilepton pair OSSF + 3rd lepton, track isolation

34 Entdeckunspotential für SUSY in trileptoninschen Endzuständen 34 Backup & further discussion