Experimental Particle Physics - Istituto Nazionale di...

Dottorato di Ricerca in Fisica - Università di PaviaAnno Accademico 2014 - 2015

Experimental Particle Physics

Prof. Daniela Rebuzzi email: [email protected] page: http://www2.pv.infn.it/~rebuzzi/http://www-2.unipv.it/dottorati/scienzeetecnologie/fisica/n/web_PhD/

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Daniela Rebuzzi Experimental Particle Physics 27-30.04.2015

Sezione d’urto e+e-→γ→μ+μ-

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Running di αs

αS(Q2) per Q2 = 5 GeV e Λ = 200 MeVαS(nf = 4) αS(nf = 5)

LO 0.234 0.255

NLO 0.184 0.206

[Fonte: QCD and Collider PhysicsR.K. Ellis, W.J. Stirling, B.R.Webber]

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Rapporto R

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Rapporto R sul PDG

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e+e-→hadrons

polo del fotone

10

10 2

10 3

10 4

10 5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220Centre-of-mass energy (GeV)

Cro

ss-s

ectio

n (p

b)

CESRDORIS

PEPPETRA

TRISTANKEKBPEP-II

SLCLEP I LEP II

Z

W+W-

e+e hadrons

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JADE Alg: Confini tra regioni a 2 e 3 jet

3 jet

2 jet

y

ydivergenza infrarossa

divergenza collineare x1+x2 = 1

divergenza collineare x1+x2 = 1

regione rossax1+x2 ≥ 1

regionex1+x2 < 1

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Running di αS dalla misura di f3

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Energy dependence of 3 jet productions

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Violazione dello scaling di Bjorken

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Scala di Rinormalizzazione

μR = scala che divide i processi che entrano nel vertice (Q2 > μR) da quelli che sono parte del resto del diagramma (Q2 > μR)• Scala arbitraria che non deve cambiare la fisica• μR entra in gs quindi nel running di αS

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Scala di Fattorizzazione

μF = scala che divide i processi che entrano nella sezione d’urto partonica (Q2 > μF) da quelli che sono invece parte della funzione d’onda adronica ed entrano quindi nelle PDF (Q2 > μF)• Scala arbitraria che non deve cambiare la fisica• μF entra nelle PDF e quindi nel loro running (simile a quello di αS)

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Regioni di x accessibili

x1,2 =√τe±yc.m. yc.m. =

1

2lnx1x2

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Parton Density Functions

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Higgs Production at LHC

[GeV] HM80 100 200 300 400 1000

H+X

) [pb

]

!(p

p "

-210

-110

1

10

210= 8 TeVs

LHC

HIG

GS

XS W

G 2

012

H (NNLO+NNLL QCD + NLO EW)

!pp

qqH (NNLO QCD + NLO EW)

!pp

WH (NNLO QCD + NLO EW)

!pp

ZH (NNLO QCD +NLO EW)

!pp

ttH (NLO QCD)

!pp

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Cross Section Uncertainties

7 TeV 8 TeVQCD Scale PDF + αs Total QCD Scale PDF + αs Total

ggF +12% −8% ±8% +20% −15% +7% −8% ±8% ±15%VBF ±1% ±4% ±5% ±1% ±4% ±5%WH/ZH ±1% ±4% ±5% ±1% ±4% ±5%ttH +3% −9% ±8% +12% −18% +4% −9% ±8% +12% −17%

• QCD scale (μR and μF changed independently by a factor 2 and 1/2 (at (N)NLO QCD) and PDF+αS (PDF4LHC prescription) uncertainties added linearly (long debate about that) but handled separately by the LHC Higgs Combination WG (different nuisance parameters)

• HO Calculations, ex. ggF QCD Scale ± 8% at NNLO → ± 5% at NNNLO in few years?• PDF+αS : ±8% → ± 5% with LHC data? (jets, top, prompt photons and Z pT distributions

contribute gluon PDF determination)

Ongoing/next improvements

• QCD scale uncertainty study by M. Cacciari and N. Houdeau [JHEP 09 (2011) 039] - preserves both characteristics of log-normal (tails) and flat-top

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