CMS实验物理分析 qqH;H->γ γ

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1 CMS实验物理分析 qqH;H->γ γ
粒子天体中心 肖虹 导师：陈国明

2 概述 1.工作目的和意义 2.分析策略 ： cut-based方法，多变量分析方法分析信号和本底 3.工作计划

3 工作目的和意义 几十年来，标准模型经受住了大量的实验检验，但是，其预言的最重要粒子-Higgs粒子，却一直没有在实验上发现。Higgs的寻找和性质的测量是近年高能物理实验的最前沿问题。LEP实验给出了Higgs粒子的质量下限114.4GeV。

4 工作目的和意义 续 通过H→γ γ来寻找SMHiggs粒子是比较重要的衰变道。虽然这一衰变道的分支比相对较低，但却可以通过电磁量能器重建出很强的不变质量峰，可以利用这一衰变道精确测量Higgs的质量。 qqH，H→γ γ是H→γ γ中分支比第二大的衰变道，有很好的事例形貌，可以很好的排除本底。 通过qqH，H→γ γ蒙卡模拟的研究，掌握在LHC上寻找higgs的相关技术和经验，发掘cms探测器的潜力，与gg fusion， H→γ γ这一衰变道结合到一起，提高探测higgs粒子的灵敏度。

5 介绍信号 (a)

6 介绍本底 末态还有两个真实光子的本底，虽然产生的光子的动力学与来自Higgs的光子分布不同，通过动力学选择可以减少这一类本底，但却是不可能完全去除的，我们称之为“不可去”本底。 末态含有至少1个造成假光子的jet的本底，我们称之为“可去”本底 共4种本底： γbox，γborn ，γjet，jets，

7 介绍本底 irreducible reducible

8 工作内容 1.利用cut-based方法区分信号和本底 2.利用多变量分析的方法区分信号和本底

9 Cut-based method 对重建的信号和本底的进行区分的selection条件： 1.光子的孤立性（5） 2.事例形貌（4）

10 Cut-based method中的主要选择条件（higgs产生的光子的特点）
1.选择两个pt最大的光子，pt分别大于40GeV和25GeV 2.在电磁量能器中，在光子候选者周围ΔR<0.3之中没有pt>1.5GeV的径迹 3.在电磁量能器中，在光子候选者周围0.06<ΔR<0.3的basic cluster之中沉积的横能量之和在桶部和端盖分别大于1.2和1.6 GeV 4.在电磁量能器中，在光子候选者周围0.06<ΔR<0.3的basic cluster之中沉积的横能量之和与pt最大的supercluster的横能量的比例小于0.01 5.在强子量能器中在光子候选者周围ΔR<0.3的super cluster之中的沉积能量和在电磁量能器中光子在supercluster之中的沉积能量的比例小于0.1

11 Cut-based method中的主要选择条件（事例形貌）
1.选择pt最大的两个jet作为forward jet的候选者，比别人的挑选方法提高约5%的效率（由于higgs产生的两个孤立光子会重建成两个jet，因此挑选forward jet的候选者需要去掉两个光子jet） 2.forward jet的候选者的pt大于20GeV, 3.|η1-η2|>4.0, 4.两个jet的不变质量大于500GeV

12 多变量分析方法 1.光子的孤立性（12） 2.事例形貌（22） 3. （1）π0 区分（12）
3. （1）π0 区分（12） （2） π0 区分 另外一种方法分成两类：one track，two tracks分别取不同的变量做训练 用两种方法做一个比较，看哪一种好

13 多变量分析方法 （光子的孤立性）12个变量 重建光子的R9值 重建光子与最近的pt>2Gev的重建径迹之间的夹角
重建光子的pt与包含这个光子的jet的比值 径迹室内，重建光子周围dr内所有重建径迹的pt之和。Dr分别为0.1，0.2，0.3，0.4，0.5 Ecal中重建光子周围r_min<dr<r_max内所有基团的ET和。r_min=0.06 Hcal中重建光子周围dr内所有重建tower的Et之和。

14 多变量分析方法 （事例形貌）22个变量 两个forward jet的不变质量 两个forward jet Eta差的绝对值
除去forward jet后剩下所有jet的pt PTJetFraction：两个forward jet的pt比除去forward jet后剩下所有jet的pt EtaJ1 EtaJ2 靠得比较近的光子和jet的不变质量rj1_mass rj2_mass rrjj_mass

15 利用上一小节中对光子的孤立性的分析结果，考虑横动量最高的两个光子的孤立性的TMA BDT输出结果，即标记为NNiso1和NNios2的两个变量。
四个变量，以及　　　　　　　　　　　　　　 以及PL 考虑实例的jets信息。由于在CMSSW软件内，重建时会把所有的光子作为一个jet的候选者。在考虑jet信息时，要把包含这两个作为Higgs衰变时的候选光子（事例中最高横动量的两个光子）的jet排除后，在考虑剩下的jet。所以选取剩下jet的横动量最高和次 高的jet的横动量，以及所有剩下jet的横动量之和作为输入量，即共三个变量 。

16 还有一个与jet相关联的量，就是这两个高横动量光子的ET之和 与包含这两个光子的 jet的PT之和的比值。对于信号事例，这应该是等于1的高斯分布。而对于本底事例，在小于1的方向上有很长的尾巴分布。
再考虑丢失横动量MET的信息。研究发现直接使用MET，并不是一个很好的区 分量。使用MET再加上量能器的ET是一个很好的区分量。即 。 最后考虑径迹 的信息。这里定义了一个量， ，即所有径迹在某一条径迹上动量投影的和与所有径迹动量的模之和的比值的最大值。

17 π0 区分（12个变量） 光子候选者的PT与包含这光子的jet 的PT
π0 区分（12个变量） 光子候选者的PT与包含这光子的jet 的PT 光子转化对应的两个电子候选者径迹的PT的矢量和与光子候选者横能量ET的比值。若果只对应于一根径迹，把这个比值初始化为1。对于真实的单光子簇射，如果转化了的电子都能够很好的精确重建出来，在光子重建精确的情况下，这个比值应该等于1。 而对于来自π0簇射的重建出来的光子候选者，由于大部分只有一个光子转化，所以这个比值应该小于1。 光子转化对应的两个电子候选者组成的光子与重建的光子候选者（ η , φ ）的距离

18 π0 区分 续 R19。即簇射中最大晶体能量与3×3晶体矩阵的能量的比值。
π0 区分 续 R19。即簇射中最大晶体能量与3×3晶体矩阵的能量的比值。 S1/S25。即簇射中最大晶体能量与5×5晶体矩阵的能量的比值。 S9/（S9－S1－M2）。S9为3×3晶体矩阵的能量，M2该矩阵中能量次大值。 S4/S25。 S4为能量最大2×2晶体矩阵的能量。 (S25-S1)/S25 (S25-S9)/S25

19 cEE：其中ηi为重建光子对应5×5晶体矩阵内第i根晶体的位置η值。该矩阵平均值η0为该5×5晶体矩阵的能量权重平均位置的η值。权重wi为该晶体的能量对数权重，求法与第3章中介绍求簇射重心使用的能量对数权重的求法一样的 cEP：其中φi为第i根晶体的位置φ值。平均值φ 0为该5×5晶体矩阵的能量权重平均位置的φ值。权重定义与上一个变量的定义一样。 cPP：各 参数与以上两个变量的定义一致

20 The other method one track，two tracks分别取不同的变量做训练

21 isolation Photon eta<2.5 Photon pt<30GeV Track isolation
Ecal isolation

22 Converted photon The smallest |e/p-1| of all the selected converted photons

23 One track Converted photon eoverp
Converted photon pt over the closest jet pt Converted photon CEP Converted photon CPP Converted photon R9 Converted photon S9/(S9-S1-S2) DeltaR of Converted photon and the closest SC(except the SC itself)

24 Two tracks Converted photon eoverp
Converted photon pt over the closest jet pt Converted photon CEP Converted photon CPP Converted photon S9/(S9-S1-S2) DeltaR of Converted photon and the closest SC(except the SC itself) convpho_p_pairsep//(*iPho).pairCotThetaSeparation();

25 保持相同的信号，比较本底 VBF jets rjet rbox born tao 1593 4 22 8 zhang 1595 16 14

26 Number of events VBF rbox rborn rjet jets 总事例数 124700 944691 445794
Tmva uncor 3511 30 2 62 14 Uncor result 3531 212 18 22 6

27 Cut—based result

28 Tmva result

29 工作计划 继续寻找更好的区分信号和本底的方法 学习用新版本分析数据CMSSW_2_2_1
在真实事例来了以后，可以根据所研究的两个方法做选择，压低本底，寻找higgs信号

30 The end thanks