Trabajo presentado a la Standard Model at LHC Conference, celebrada en Florencia (Italia) del 21 al 24 de abril de 2015.-- CMS CollaborationPeer Reviewe

Calderon, Alicia

Digital.CSIC

Hot	  topic:	  Measurement	  of	  W+W-­‐	  production	  cross	  section	  in	  CMS	  at	  8	  TeV	  Alicia	  Calderón	  	  Ins/tuto	  de	  Física	  de	  Cantabria,	  CSIC-­‐UC	  On	  behalf	  of	  the	  CMS	  collabora/on	  	  	  SM@LHC:	  Standard	  Model	  at	  LHC	  	  April	  23,	  2015	  Outline	  §  WW	  produc)on	  at	  LHC	  §  Analysis	  WW	  event	  selec)on	  §  WW	  produc)on	  cross	  sec)on	  measurement	  §  Sources	  of	  systema)c	  uncertain)es	  §  WW	  ﬁducial	  and	  normalized	  diﬀeren)al	  cross	  sec)on	  measurements	  §  Search	  for	  Anomalous	  Trilinear	  Gauge	  Couplings	  (ATGCs)	  §  Summary	  2	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  W+W-­‐	  production	  •  	  Cross	  sec/on	  available	  at	  NNLO	  QCD	  [1408.5243]	  •  ~	  7%	  higher	  wrt	  NLO	  •  The	  gg	  !	  H	  !	  WW	  is	  considered	  as	  background	  (only	  3%	  of	  expected	  signal	  yields)	  •  W+W-­‐	  	  produc)on	  cross	  sec)on	  larger	  than	  W±Z	  and	  ZZ	  produc)on.	  	  •  Crucial	  to	  check	  the	  gauge	  structure	  of	  the	  Standard	  Model	  	  •  Irreducible	  background	  to	  new	  physics	  searches	  and	  Higgs	  boson	  analysis.	  	  •  Sensi)ve	  to	  new	  physics:	  probe	  the	  presence	  of	  ATGCs	  •  qq!WW	  LO	  diagrams:	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  t-­‐channel	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  s-­‐channel	  •  gg!WW	  	  NLO	  diagram	  	  	  	  	  	  	  	  (	  ~3	  %	  contribu/on)	  3	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  Higher	  order	  corrections	  •  Lots	  of	  theore)cal	  interest	  in	  previous	  discrepancy,	  par)cularly	  w.r.t.	  jet-­‐veto	  eﬃciency	  [1407.4481]	  [1407.4537]	  	  •  The	  0-­‐jet	  (or	  1-­‐jet	  bin)	  veto	  applied	  in	  this	  analysis	  makes	  the	  kinema)cal	  distribu)ons	  par)cularly	  sensi)ve	  to	  higher-­‐order	  QCD	  correc)ons.	  •  Improve	  modelling	  of	  gluon	  resumma)on,	  by	  reweight	  pT(WW)	  of	  the	  qq	  à	  WW	  MC	  to	  a	  NLO+NNLL	  pT	  resumma)on	  calcula)on	  à	  correlated	  with	  jet	  veto	  •  ~	  3.5%	  eﬀect	  on	  the	  0-­‐jet	  cross	  sec)on.	  •  the	  resumma)on	  scale	  also	  provides	  a	  convenient	  handle	  to	  determine	  the	  acceptance	  uncertainty	  [1407.4481]	  	  4	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  Event	  selection	  	  •  Data:	  19.4	  a-­‐1	  at	  8	  TeV	  •  The	  fully-­‐leptonic	  (ee/μμ/eμ)	  ﬁnal	  state.	  •  2	  leptons	  with	  PT	  >	  20	  GeV,	  and	  |η|	  <	  2.4	  (2.5)	  for	  μ	  (e)	  •  real	  MET	  from	  the	  neutrinos.	  •  Selec/on	  op/mized	  to	  enhance	  ra/o	  signal	  /	  background.	  	  •  Tight	  lepton	  ID/Isola)on	  •  Events	  outside	  Z	  mass	  window	  •  min(proj.	  MET,	  proj.	  Track	  MET)	  >	  20	  GeV	  •  Dedicated	  MVA	  to	  further	  reduce	  oﬀ-­‐peak	  contribu)on	  •  Apply	  top-­‐veto	  based	  on	  jet	  b-­‐tagging	  and	  sol	  muon	  tagging	  •  Reject	  events	  with	  a	  third	  lepton	  passing	  iden)ﬁca)on	  requirements	  Z→ll	  +	  jets	  	  (fake	  MET)	  W→lν	  +	  jets	  (jet→fake	  lepton)	  tW	  and	  cbar	  produc/on	  WZ	  backg.	  5	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  WW	  selected	  events	  •  The	  events	  are	  analyzed	  in	  four	  exclusive	  categories:	  •  Separated	  between	  diﬀerent-­‐	  and	  same-­‐ﬂavor	  leptons	  •  Separated	  between	  events	  with	  0	  or	  1	  reconstructed	  jet	  with	  pT	  >	  30	  GeV	  and	  |η|	  <	  4.7	  6	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  WW	  production	  cross	  section	  •  Ndata	  –	  Nbkg	  	  •  L = luminosity,	  19.4	  a-­‐1	  •  ε	  =	  signal	  eﬃciency	  •  Β (Wàlν)	  =	  branching	  ra)o	  to	  leptons	  ,	  10.80±	  	  0.09%	  •  Results	  per	  channel	  :	  •  Combined	  by	  performing	  a	  proDile	  likelihood	  Dit	  •  The	  result	  is	  below	  one	  standard	  devia)on	  of	  the	  NNLO	  theore)cal	  predic)on	  of	  7	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  Sources	  of	  uncertainties	  •  Total	  uncertainty	  ~	  8%	  •  Systema/c	  limited	  result	  dominated	  by:	  	  o  the	  jet	  coun)ng	  ~	  4.3%	  	  o  Lepton	  eﬃciencies	  ~	  3.8%	  	  o  Background	  normaliza)on	  	  from	  data	  o  Luminosity	  	  ~	  2.6%	  	  8	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  WW	  Diducial	  phase	  space	  •  Measure	  “ﬁducial”	  cross	  sec)on	  to	  minimize	  the	  dependence	  on	  theore)cal	  predic)on,	  especially	  that	  related	  to	  the	  requirement	  on	  the	  number	  of	  reconstructed	  and	  iden/ﬁed	  jets	  •  Two	  WW	  ﬁducial	  phase	  space	  requirements:	  	  ①  	  	  No	  jets	  with	  |η|	  <	  4.7	  and	  a	  given	  maximum	  jet	  pT	  ②  	  	  No	  jets	  with	  |η|	  <	  4.7	  and	  a	  given	  maximum	  jet	  pT	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  and	  prompt	  leptons	  with	  pT	  >	  20	  GeV	  and	  |η|	  <	  2.5	  •  Prompt	  leptons	  before	  ﬁnal	  state	  radia)on	  •  Leptons	  from	  τ	  decay	  not	  considered	  	  9	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  WW	  Diducial	  cross	  section	  Ø  For	  a	  jet	  pT	  >	  30	  GeV:	  1.6%	  (stat)	  5.7%	  (exp.)	  3.2%	  (th.)	  2.6%(lumi.)	  	  •  The	  ﬁducial	  cross	  sec)on	  measured	  in	  the	  eμ	  and	  0-­‐jet	  category.	  	  •  Results	  in	  ﬁducial	  phase	  space	  	  	  ①  	  	  •  Results	  in	  ﬁducial	  phase	  space	  	  	  ②  	  	  Ø  For	  a	  jet	  pT	  >	  30	  GeV:	  1.8%	  (stat)	  5.6%	  (exp.)	  3.2%	  (th.)	  2.6%(lumi.)	  	   10	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  WW	  normalized	  differential	  cross	  section	  •  Measured	  in	  the	  eμ	  and	  0-­‐jet	  category.	  Fiducial	  phase	  space	  	  	  •  Data-­‐background	  unfolded	  (SVD	  method),	  	  tested	  to	  be	  independent	  of	  the	  MC	  used	  (Powheg,	  Madgraph,	  MC@NLO)	  ②  	  	  11	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  Anomalous	  triple	  gauge	  couplings	  •  Look	  for	  devia)ons	  in	  triple-­‐gauge-­‐boson	  couplings	  from	  SM:	  use	  only	  the	  0-­‐jet	  bin	  	  •  A	  model-­‐independent	  way	  of	  describing	  high-­‐energy	  new	  physics	  •  If	  the	  scale	  of	  New	  Physics	  is	  large,	  it	  can	  be	  described	  by	  an	  Eﬀec/ve	  Field	  Theory	  (EFT)	  •  Six	  diﬀerent	  EWK	  dimension-­‐six	  operators	  generate	  ATGC	  and	  Higgs	  anomalous	  couplings,	  at	  three	  level	  •  Use	  mll	  distribu)on.	  	  •  Signal	  includes	  qqWW,	  ggWW	  and	  ggH	   12	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  Anomalous	  triple	  gauge	  couplings	  •  Consider	  models	  with	  with	  C-­‐	  and	  P-­‐conserving	  operators	  	  •  Poisson	  ΔNLL	  scans	  over	  each	  parameter	  space,	  proﬁling	  over	  systema)c	  uncertainty	  nuisance	  parameters.	  13	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  §  Inclusive	  W+W-­‐	  produc)on	  cross	  sec)on	  measurement	  at	  8	  TeV	  and	  luminosity	  19.4	  a-­‐1	  is	  now	  in	  agreement	  with	  the	  NNLO	  SM	  predic/on	  of	  	  §  We	  have	  achieved	  overall	  becer	  understanding	  of	  the	  jet-­‐veto	  eﬃciency	  +	  be{er	  es)ma)on	  of	  associated	  theore)cal	  uncertain)es.	  	  §  We	  also	  have	  measured	  W+W-­‐	  cross	  sec/on	  in	  a	  ﬁducial	  phase	  space	  reducing	  theory	  uncertain)es	  and	  normalized	  diﬀeren/al	  cross	  sec/on	  as	  func)on	  of	  lepton	  kinema)cs.	  	  §  No	  evidence	  for	  anomalous	  WWZ	  and	  WWγ	  triple	  gauge-­‐boson	  couplings	  is	  found	  	  §  Further	  informa)on	  under:	  CMS	  PAS	  SMP-­‐14-­‐016	  Summary 	  	  14	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  15	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  Signal	  samples	  •  The	  gg	  !	  WW	  is	  generated	  using	  the	  GG2VV.	  	  	  •  The	  qq	  !	  WW	  is	  generated	  with	  POWHEG	  •  For	  comparison	  also	  we	  used	  MADGRAPH	  	  	  and	  MC@NLO	  	  •  The	  gg	  !	  H	  !	  WW	  is	  generated	  with	  POWHEG	  	  •  Considered	  as	  background	  (only	  3%	  of	  expected	  signal	  yields	  	  	   •  Set	  of	  PDF:	  CTEQ6L	  for	  LO	  generators	  and	  CT10	  for	  NLO	  generators	  •  All	  generators	  interfaced	  with	  PYTHIA	  	  	  	  16	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  17	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  D.	  Evans	  18	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  D.	  Evans	  Data-­‐driven	  backgrounds	  	  Ø  Top	  background	  (cbar	  and	  tW)	  (syst.	  2.2%)	  •  Jet	  veto	  eﬃciency	  applied	  to	  MC	  events	  to	  obtain	  normaliza)on	  determined	  from	  a	  data	  control	  sample	  with	  inverted	  top	  veto.	  Ø  W+jets	  background	  (syst.	  1.3%)	  	  •  normaliza)on	  and	  shape	  es)mated	  from	  dilepton	  control	  region	  enriched	  in	  misiden)ﬁed	  leptons.	  	  	  •  Matrix	  method,	  using	  a	  (η,	  pT	  )-­‐dependent	  fake	  rate	  measured	  with	  a	  QCD	  control	  sample.	  Ø  Z+jets	  background	  (syst.	  1%):	  •  Extrapolate	  to	  get	  the	  residual	  yield	  in	  the	  signal	  region	  using	  the	  expected	  ra)o	  “Rout/in”	  w.r.t	  the	  Z	  mass	  window	  19	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  Results:	  0-­‐jets	  bin	  20	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  Results:	  1-­‐jets	  bin	  21	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  Event	  yields	  22	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  Systematics	  •  PDF	  +	  αs:	  PDF4LHC	  prescrip)on,	  ~	  1.3%(0.8%)	  for	  qqWW	  (ggWW)	  	  •  Higher	  order	  correc/ons	  [1407.4481]	  	  •  reweight	  Powheg	  by	  varying	  resumma)on	  scale	  at	  NLO+NNLL	  by	  half	  and	  twice	  the	  nominal	  value:	  2.8%(6.9%)	  for	  0-­‐jet	  (1-­‐jet)	  •  renormaliza)on	  by	  half	  and	  twice	  the	  nominal:	  2.5%(6.3%)	  for	  0-­‐jet	  (1-­‐jet)	  !	  Same	  order	  systema/c	  on	  the	  ﬁnal	  signal	  eﬃciency	  obtained	  from	  Stewart-­‐Tackmann	  recipe	  [1107.2117]	  •  UE+PS:	  	  •  three	  diﬀerent	  showering	  tunes	  of	  the	  UE	  (CMS	  tune	  Z2*,	  ATLAS	  tune	  AUET2,	  new	  Tune	  64	  Z2*-­‐Lep	  CMS)	  and	  two	  diﬀerent	  PS	  (pythia	  and	  herwig).	  3.5%	  23	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  WW	  normalized	  differential	  cross	  section	  24	  A.	  Calderón.	  Standard	  Model	  at	  LHC,	  2015.	  WW	  particle	  level	  deDinition	  (1/2)	  •  Fiducial	  and	  diﬀeren)al	  WW	  cross	  sec)ons	  at	  Par/cle	  Level	  only	  (not	  at	  Parton	  Level)	  •  Par/cle	  Level	  deﬁni/on:	  	  •  stable	  par)cles	  from	  full	  ME+parton	  shower	  generators.	  WW	  results	  just	  before	  Final	  State	  Radia/on	  (FSR).	  •  without	  any	  simula)on	  of	  the	  interac)on	  of	  these	  par)cles	  with	  the	  detector	  components	  or	  any	  addi)onal	  proton-­‐proton	  interac)ons.	  •  Deﬁni/on	  of	  jets	  at	  par)cle	  level:	  •  deﬁne	  with	  an)-­‐kt	  algorithm,	  with	  R=	  0.5,	  built	  from	  stable	  truth	  par)cles:	  electrons,	  muons,	  taus	  and	  neutrinos	  are	  removed	  from	  the	  collec)on	  of	  gen-­‐par)cles.	  	  25	  WW	  particle	  level	  deDinition	  (2/2)	  •  Deﬁni/on	  of	  leptons	  at	  par)cle	  level:	  •  No	  isola)on	  condi)on	  is	  imposed	  •  Leptons	  just	  aler	  W	  decay	  before	  FSR	  (BORN	  leptons)	  •  Parent	  of	  the	  lepton	  require	  to	  be	  a	  W	  boson.	  •  Taus	  considered	  as	  background:	  electrons	  and	  muons	  from	  tau	  decays	  are	  not	  considered	  as	  part	  of	  the	  signal.	  	  •  Further	  cuts	  in	  the	  event:	  	  •  Deﬁned	  with	  hard	  jet	  veto	  in	  par)cle	  levels:	  No	  jets	  with	  |η|	  <	  4.7	  and	  a	  given	  maximum	  jet	  pT	  (nominal	  value	  in	  the	  analysis	  is	  jet	  pT	  >	  30	  GeV)	  •  Selected	  only	  eμ	  events	  with	  leptons=electron/muon	  are	  deﬁned	  as	  before,	  and	  fulﬁlling:	  	  •  pT	  >	  20	  GeV	  and	  |η|	  <	  2.5	  26	  

Hot topic: Measurement of W+W- production cross section in CMS at 8 TeV

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Digital.CSIC