1、ATLAS中国组进展和现状,中国科学院高能物理研究所TeV 工作组会议，大连 2013年8月22日,ATLAS中国组 ATLAS Chinese Cluster (ACC),Formed by 5 institutions（按字母排序）: Institute of High Energy Physics (IHEP), Beijing （金山、欧阳群、庄胥爱、方亚泉、朱宏博、单连友、娄辛丑） Nanjing University (NJU), Nanjing （陈申见、祁鸣） Shandong University (SDU), Jinan （张学尧、马连良、冯存峰、祝成光） Shanghai
2、 Jiaotong University （SJTU）, Shanghai （杨海军、李亮） University of Science and Technology of China (USTC), Hefei （赵政国、韩良、蒋一、刘衍文、刘建北、彭海平、朱莹春）22 staffs（缴纳M&O费 20人）, 25 students and postdocs.,ACC activities in the ATLAS physics analysis,Higgs boson searches (IHEP，SDU，SJTU & USTC) H gg, WW, ZZ, Zg, bb SUSY pa
3、rticle searches (IHEP & USTC) Stau Soft-lepton R-parity violation em resonance search Top physics (IHEP, NJU & SDU) Single top production Top pair production W polarization SM physics (USTC) Single-boson and di-boson production,Highlight of ACC contributions to ATLAS physics results,ATLAS中国组在发现Higgs
4、粒子中 做出直接贡献,Photon trigger efficiency and photon ID efficiency studies in Hgg. (IHEP&USTC) 2D photon isolation energy fit method to determine the signal number and different background compositions in Hgg. (IHEP) HZZ4l to measure Higgs mass and spin-parity. (USTC) New method on data-driven top pair b
5、ackground study in HWW . (IHEP) Corrections on missing Et in HWW. (IHEP&USTC),2012/9/15,USTC status at ACCM 22,6,K. Liu from USTC,2D-fit method to study gg process,June 22nd, 2011,7,Li Yuan, thesis defense,First observation of di-photon signal in ATLAS.,高能所-巴黎六大联合培养博士生 袁丽获首届中法粒子物理联合实验室优秀博士论文奖,8,在ATL
6、AS实验双tau末态SUSY寻找中主导贡献,Chargino-Neutralino,Chargino-Chargino,CMS 结果,Chargino-neutralino production: masses up to 330(300) GeV are excluded for neutralino masses below 50(100)GeV. Direct chargino pair production: chargino masses up to 340 GeV are excluded.LHC 实验首次提供了 chargino pair production的limit， CM
7、S 只有3L的chargino-neutralino 的limit该结果在Moriond QCD会议上已报告过http:/moriond.in2p3.fr/QCD/2013/MondayMorning/Everaerts.pdf,9,LHC实验中首次进行该课题的研究，由中国组率先开展，由于H gg 的可能超出使得stau的寻找成为热点课题。 SUSY物理组 和 ATLAS 合作组 approval报告都是由高能所成员完成 ，说明中国组的主导贡献 (leading contribution) 是继科大完成的RPV emu共振态寻找后的又一个以中国组为主完成的分析课题,已发表一篇 Moriond会
8、议文章 ATLAS-CONF-2013-028庄胥爱是该分析的召集人、第一编辑和通讯作者,9,A summary of ATLAS Standard Model measurements at 7 TeV,USTC strongly involved in di-boson cross-section measurements NJU involved in the top pair cross-section measurement SDU involved in the single top production measurement,10,ATLAS中国组 近两年引进回国青年人才简介,
9、12,高能所庄胥爱,2012年4月由慕尼黑大学百人计划引进回国 负责高能所ATLAS 实验中超对称物理的研究，是ATLAS 实验组“di-末态弱电相互作用SUSY 粒子寻找”研究课题的召集人 百人计划团队成员：包括两名博士后（徐达，白羽），一名硕博连读生（任欢）,任欢,徐达,庄胥爱,白羽,13,回国后完成的工作,从di-末态寻找弱相互作用SUSY粒子 是ATLAS合作组该课题的召集人，第一编辑和通讯作者 该课题是LHC实验首次研究，由高能所率先开展并以我们为主发表一篇Moriond会议文章：ATLAS-CONF-2013-028 正在准备一篇文章寻找产生截面较大的强相互作用SUSY粒子 继续国
10、外研究课题，发表了两篇7TeV数据的文章Phys. Rev. D 87, 012008 (2013) (7TeV, 4.7 fb-1)Phys. Rev. D 86, 092002 (2012) (7TeV, 4.7 fb-1) 以我们为主开始末态含一个软轻子的强相互作用SUSY粒子的寻找(对compressed SUSY比较敏感)，已发表一篇会议文章: ATLAS-CONF-2013-062正在准备一篇文章,14,下一步工作计划,2013年12月份之前：对2012年取的所有数据对上述两个课题进行认真分析，发表2篇以中国组为主的高质量的文章。di-tau: 进一步优化direct gaugin
11、o 信号区；包含direct stau信号区，给出stau mass limit; 包含 light lepton + tau分析 - 已进入合作组approval阶段1l：改善HistFitter，用多bin拟合；进一步优化信号区2014年1月2014年6月：与其它分析combine, 发表2篇综合性文章，分别为强相互作用SUSY粒子的寻找和弱相互作用SUSY粒子的寻找 2014年6月2015年取数前: 开始13-14TeV的MC模拟和探测器性能研究，以及上述分析中新的本底估计方法的研究，寻找新的热门课题,高能所方亚泉,2012年8月由威斯康辛大学”青年千人计划”引进回国,在VBF Hg g
12、 分析中leading role,MVA VBF H 是第一个作为baseline analysis应用于ATLAS Higgs 分析的MVA 方法。该结果对首次观测到3 VBF Higgs observation 起到关键作用。,ATLAS实验VBF H g g 多变量分析研究课题召集人,工作计划,继续从事ATLAS H 研究。 继续和LBNL合作进行pixel模拟的研究。 下一次LHC运行时从事Hbb的研究。 招收博士后一名，一起从事Higgs Factory的研究。,2013年8月DESY引进回国 回国前主要工作,ATLAS物理分析 顶夸克对生成截面的测量（Phys. Lett. B71
13、1 (2012) 244-263） 利用顶夸克对寻找共振态（Phys. Rev. D 88, 012004 (2013)，JHEP 1209 (2012) 041，EPJC72 (2012) 2083 ） 电子选判的优化、顶夸克工作组电子联络人 数篇ATLAS文章编委会成员 ATLAS探测器 SCT端盖Phase II升级，模块建造与测试 会议报告: “ATLAS Upgrades towards the High Luminosity LHC”, IHEP-LHC 2012, 20-22 November, Protovino, Russia,高能所朱宏博,拟开展工作,ATLAS物理分析 顶
14、夸克对生产截面测量（MPLA brief review） ttH，H-bb道顶夸克-希格斯子汤川耦合的测量 主要本底tt+bb/cc的精确测量 喷注子结构性能测试 ATLAS探测器 Pixel Phase II升级及部分IBL工作 搭建本地束流测试平台（高精度硅像素束流望远镜）,主要工作在新物理的寻找以及实验方法（软件）的研究,Micro黑洞的寻找,为什么PLANCK能标与其他的能标差16个量级？ 多维空间是否存在？ LHC是黑洞工厂？ 轻子+多喷注中，寻找 black hole/string ball等TeV重力束缚态,ATLAS NOTE ATLAS-CONF-2011-147 ATL-C
15、OM-PHYS-2011-1493 ATL-COM-PHYS-2011-1452 ATL-COM-PHYS-2010-358,利用全部数据的分析在合作组中审阅,科大彭海平,2011年由威斯康辛大学百人计划引进回国,夸克激发态(q*)和轻子激发态( l*)的寻找,发表文章： Phys. Rev. Lett. 105 (2010) 161801 （ ATLAS 奇特态组第一篇文章）mq*1.20TeV,2010年q*的最高质量下限 最新结果质量下限3.84TeVNew J. Phys. 13 (2011) 053044 Phys. Lett. B708 (2012) 37 ATLAS NOTE A
16、TLAS-CONF-2012-148 ATLAS-COM-CONF-2010-091 ATLAS-COM-PHYS-2010-357,发表文章 Phys. Rev. D 85 (2012) 261802轻子激发态质量下限M(l *)1.8TeV 最新结果质量下限2.2TeV(13pb-1)ATLAS NOTE ATLAS-CONF-2012-146 ATLAS-CONF-2012-008 ATLAS-COM-PHYS-2011-1626 ATLAS-COM-PHYS-2011-1550,实验方法研究：高能量喷注的能量刻度,低能量JET：可以选择gamma+JET事例，利用采用横动量守恒原理或者
17、MPF ( Missing ET projection Fraction)办法 在高能量JET : 可以选择多JET事例，除了能量最大的JET，其他的JET构成反冲系统。利用横动量守恒原理对最大能量的JET进行刻度。,研究计划,在14TeV新物理的寻找：Micro黑洞、暗物质、夸克、轻子激发态 研究Higgs粒子的性质 实验方法研究：喷注能量的刻度、丢失横动量的重建,23,Studies of the performance of missing transverse momentum reconstruction and Higgs boson searches in the H-WW-ll
18、 and tautau decay modes.ATLAS-COM-CONF-2012-196 for Htautau,ATLAS-COM-CONF-2012-019 for HWWlvlv,Yingchun Zhu , USTC,科大朱莹春,2011年由威斯康辛大学引进回国,Research Plans,基于现有的27fb-1 数据的研究,继续类Higgs粒子的研究- HWWlvlv, lvqq精确测量其质量、宽度、产生截面： 本底估计、统计方法的 研究、降低系统误差等.,基于新数据的研究2015年，LHC计划运行在质心能量13-14TeV,亮度11034cm-2s-1,更高能量和更高亮度下
19、，对物理分析提出了新的挑战。需重新优化事例选择和本底排除的条件、发展和引进新的技术进行粒子鉴别和本底排除，理解新数据. 通过Higgs粒子的双玻色子末态过程研究Higgs产额、信号强度、以及自旋和宇称等性质. SM 双玻色子过程(WW, WZ)中新现象、新粒子的寻找,将对检验SM和探索新物理提供强有力的实验依据！,Yingchun Zhu , USTC,25,科大刘建北,2013年由密歇根大学百人计划引进回国,Recent Research Work on ATLAS,Electroweak physics with WW final states WW Production cross se
20、ctions Triple Gauge Couplings (TGC) WW (jj) First observation of Vector Boson Scattering (VBS) process thanks to good S/B ratio Work in progress, no public results yet Z4l Production cross section and branching ratio Calibration for Higgs mass measurement in H-ZZ*-4l channel,Anomalous TGCs limits,VB
21、S process at LHC,A rare decay of Z,Higgs in 4l channel,26,Future Research Plans on ATLAS (Run2),VBS in more di-boson final states (WW, WZ, ZZ). Good laboratory for studying EWSB, complimentary to Higgs production processes. Cross sections Quartic gauge couplings Unitarization of longitudinal VBS Sea
22、rch for high mass VV resonances Higgs-ZZ-4l,Mainly on mass measurement Z-4l as a standard candle for direct calibration of four-lepton mass scale and resolution. Multi-dimensional fit to fully exploit the complete kinematic information of four-lepton final states.,27,Higgs mass discrepancy between 4
23、l and g g channels 2.4 , 工作和教育经历 2012 - 至今：上海交通大学，教授，博士生导师粒子物理学科带头人，入选上海市“千人计划”入选中组部“青年千人计划” 2005 2012 ：美国密歇根大学Research Faculty 2000 2005 ：美国密歇根大学Research Fellow 1995 2000 ：高能所和ETH, Zurich 联合培养博士 1991 1995 ：浙江大学 (原杭州大学) 参与国际合作实验和主要研究课题 2003 - 2009：Fermilab/MiniBooNE (n oscillation, MVA-BDT Particle
24、ID development) 1995 - 2003：CERN/LEP/L3 (SM Higgs, MSSM Higgs, Single W & gWW aTGC) 2000 - 2012：新一代对撞机径迹探测器和聚焦磁铁高精度激光准直系统(FSI)预研 2005 - 至今：CERN/LHC/ATLAS (HiggsZZ4l, W/Z, Diboson and aTGC, Z4l),杨海军, 最近的LHC/ATLAS研究和服务工作 通过HZZ*4l 轻子衰变道寻找并发现Higgs 玻色子，用BDT方法区分Higgs信号和标准模型ZZ和Z+X本底，增强对Higgs自旋和宇称的测量灵敏度。 Sc
25、ience (2012) vol338. no.6114 pp1576-1582, Phys.Lett.B716(2012)1-29, Phys. Lett. B710(2012)383-402, ATLAS-CONF-2013-013, ATLAS-CONF-2012-169, EPJ Web of Conferences Vol. 49, 12014 (2013) 用单Z衰变到4l轻子质量峰来刻度HiggsZZ4l轻子不变质量谱，同时测量Z4l的产生截面和衰变分支比。ATLAS-CONF-2013-055, ATL-COM-PHYS-2013-169, paper under prepar
26、ation 参与ATLAS New Small Wheel （NSW）muon子 触发系统的模拟和优化 ATLAS 标准模型电弱相互作用物理组（SMEW）大批量数据处理的联络人(group production contact person since 2009) 在上海交大建成Tier-3高性能计算机用于实验数据分析、Monte Carlo及探测器模拟、理论计算等 (384 job slots, 144 TB storage) 今后几年拟参与的研究工作 用双玻色子末态（WW、WZ、ZZ）寻找超出标准模型的新粒子和新物理(如超对称理论预言的粒子或暗物质粒子等） 新一代大型对撞机实验(如CEPC
27、，ILC) 物理模拟，高性能探测器(如量能器）的预研等 热切希望基金委和科技部大力支持上述研究项目，支付参与ATLAS实验的M&O费用等,杨海军,30,上海交通大学研究人员,李亮特别研究员，博导 2012年初入选中组部第二批“青年千人计划”,积极参与ATLAS国际合作研究工作 2012年10月作为交大团队两成员之一加入ATLAS国际合作组 从D0国际合作组转入，开始一年以服务性工作为主，物理分析为辅，一年后转为署名作者正式参与物理分析 现有探测器: EE Chamber安装调试工作 探测器升级工作: Muon New Small Wheel Upgrade Task 物理分析: Single
28、Z Analyses 交大团队建立了上海首个ATLAS Tier-3计算中心,31,具体内容和将来规划,SJTU ATLAS Tier-3 Center 16 Blade Server, 192 CPU Core, 200 TB Disk 今明年争取扩容一倍（和其他高能物理实验组资源共享） EE Chamber installation & commissioning Sensor measurements, Front-end electronics, JTAG initialization, HV/LV mapping, readout 全程参与了Side A chamber的安装和调试过
29、程(5月20日完成) Muon New Small Wheel (NSW) Upgrade Task NSW sample production & performance studies 参加缪子谱仪端盖升级软件模拟和测试 考虑将来加入到缪子标定和重建分析组(Muon Software and Reconstruction Group) ，进一步加强缪子方面的研究力量 Single Z analyses 指导学生进行Single Z resonant and Higgs analyses etc. 考虑将来同时开展顶夸克物理分析(有D0研究工作基础) 交大与科大和山大合作参与缪子谱仪端盖TG
30、C触发系统的研究谱仪端盖束流测试实验，安装和性能分析等,马连良2009.5-2013.3: Research Associate in University of Wisconsin 2013.3至今： 山东大学“齐鲁青年学者”特聘教授,ATLAS实验开展的工作,在HSG3组利用H-WW(*)-ll过程研究Higgs粒子 作为分析的主要成员之一，负责分析程序的编写工作 领导MET工作组研究丢失恒动量的特性，为该分析提供最优的选择条件，提供可靠的估计系统误差的方法给该分析以及ATLAS其他物理分析 担任物理分析结果（CONF note 和paper)的编辑，分析结果已多次发表到会议文集或杂志 在
31、HSG5组利用VH，H-bb过程研究Higgs粒子 完整地分析了WH，H-bb的分析：事例选择，误差估计，以及最后的物理结果的统计处理 对WH-lbb, ZH-llbb, ZH-vvbb的三个分析联合结果做最后的统计处理 分析结果已多次发表到会议文集或杂志 下一步的工作计划 继续开展在HSG3和HSG5工作组的工作基于H-WW(*)开展寻找双波色子的共振态 基于H-bb的分析，拓展到通过bb+X过程寻找标准模型以外的新物理,国外引进的人才极大加强了 ATLAS中国组的研究实力,引进人才取得了立竿见影的效果，已获得多项“以我为主”的研究成果 几乎涵盖了Higgs粒子研究的所有研究热点课题和重要的
32、SUSY研究热点课题，为LHC RUNII取数中取得更多起到主导作用和主要作用的热点成果打下良好的基础。 他们不仅具有丰富的物理研究经验，而且具有良好的合作精神和水平，熟悉大型合作组的运行规则。,存在的主要问题,由于目前973、国际合作基金支持经费总额的限制，新回国人员的M&O费得自筹。 亟须从其他渠道如基金委重点、面上基金获得经费支持 基金申请时希望得到大家的广泛支持！国家需要大幅提高对LHC项目的经费支持！,Summary,ATLAS Chinese Cluster has made important contributions to the Higgs boson searches,
33、SUSY particle searches and SM and top physics studiesWith more and more young talents joining ACC, we will play more and more active role in the ATLAS experiments.,Thanks for you attention and support!,Improve the Hgg analysis by MVA,The cut based analysis of Hgg was used in the published paper on t
34、he discovery of a new boson. So there could be much room to improve this most sensitive analysis by MVA (Multi-Variable Analysis ), which is very important to improve the sensitivity of the signal strength, mass and spin measurement. Now we have one staff, one postdoc and one student working on this
35、 analysis and Dr. Yaquan FANG from IHEP is assigned as one of the two editors on MVA of Hgg. We aim to have the MVA results at Moriond2013.,Measuring Yukawa coupling Yt via ttH(HWW),Nnl(n=2,3): observed events in ttH-WW* n-lepton final statesL: LHC integrated luminositynl: total efficiency of n-lept
36、on final statesI(MH): the integral over the parton momentum in initial states, propagator of gluon or quark in middle states and lepton/jet phase space in the final statesCnl: the combination factor of branching of W decays Directly measures only: (ttH)*Br(HWW)=Nnl/(LnlCnl),Systematic errors,Results
37、 from Monte Carlo Study (30fb-114TeV),precision(160GeV):,2L : 69% 3L : 66% Combined: 47%,Very big sys. error mainly from background uncertainty, which shows the difficulty in measuring top Yukawa coupling at LHC ILC is needed.,IHEP made major contribution to this analysis,SUSY particle searches,ACC
38、Contributions to ATLAS SUYS Searches,strong production1l (soft) + 2jets + Etmiss(IHEP)3rd generation squark 1bjet + muilti-jet(7-8)+ 1l + Etmiss(IHEP)weak productiondirect gaugino productiondirect slepton productionat least one tau in final states (e-tau, mu-tau, tau-tau)(IHEP )RPV e-mu resonance se
39、arch(USTC),42,2012/8/17,43,SUSY Weak Production with taus,It is very possible that a full collection of MSSM superpartners is just around the corner.However, flavor + Higgs mass + . seem to indicate scalar masses are very heavy.On the other hand, it is fairly generic for the gauginos to be light.Eit
40、her for natural SUSY, or heavy scalars, 3rd Generation dominated final states (eg: stau) is the place to search for SUSY (especially with increased lumi.).First look at these channels at SUSY group from Beijing group (prepare one CONF note now ATL-COM-PHYS-2012-1438)First proposed by Xuai on March 9
41、, 2012 at 2lepton informal meeting: https:/indico.cern.ch/contributionDisplay.py?contribId=1&confId=175402,LiJiang, Sept 7, 2012,Consistent with SM Higgs?,44, Consistent with SM (m=1)only gg channel are significant high in both experimentsATLAS tt, bb precision to be improved with 8TeV data,2012/8/1
42、7,45,http:/ di- channel covered so far, e & will be included for Moriond and paperThe SRs have been optimized,Signal Region (SR) definitions,2012/8/17,46,Chargino-chargino (neutralino) production,Direct stau production,OS ,OS ,mT2100GeV,Dominant background is from fake tau (QCD with 2 fake taus and
43、W+jets with 1 fake tau) 90% - estimated with data-driven method- QCD+W can be estimated together due to similar characteristics of the fake tau Other SM background only 10%, estimated from MC-driven,Background Composition,2012/8/17,47,D: SR (medium + tight tau, MET110GeV(or mT2100GeV) A: QCD+W Contr
44、ol Region: close to SR except using loose tauID: CB: Normalization Region, close to DA except MET40 GeV We can extrapolate from QCD+W Control region A to signal region D trough a transfer factor from C/B: D = A* C/B,A,D,B,C,Loose,Medium,MET (mT2),QCD+W Control Region,2019/2/24,48,ABCD method (QCD+W)
45、,Normalization Region,It works only when:Weak correlation between tauID and MET (mT2)Pure QCD+W at QCD+W control region ABC,Signal Region,Tau ID,49,tauID and MET (mT2) Correlation check,Very small difference between tight tauID and loose tauID,2012/8/17,50,Estimation Result (13 fb-1 SR box not open
46、for data),There is good data/MC agreement in non-SUSY signal region (MET110 GeV, mT2 100GeV)ABCD method works well for QCD+W backgrounds,2012/8/17,51,Syst. and Estimation Result on QCD+W,Good purity in region ABC,Syst. is mainly from statistics of data (will be reduced with more data at the end of 2
47、012),2012/8/17,52,Data/MC comparisons (qcd: from data-driven method, others: MC simulation, data-driven later),Good data/MC agreement QCD+W estimation works reasonably,52,2012/8/17,53,Interpretation,No observed results due to blind SRs box at the moment.Aim to Moriond 2013,OS mT2,2012/8/17,54,1l + j
48、ets + EtMiss,Large production cross section, Low SM BGsEssential to address models which may escape standard ETmiss+jets analysis because of soft hadronic part: (e.x. longer gluino decay chains :)One soft lepton to probe models with compressed spectra- 7(6)pT30(25)GeV for e(mu)Aim for Moriond 2013 a
49、nd paper Soft MET trigger has been studied and fixed Data/MC comparisons have been checked for SRs and ttbar and W control regions with 5.8 fb-1 2012 dataDominant systematic uncertainties studied New SR and SR optimization are going on,ATLAS 7TeV,Lower mass limit 95% CL 800 GeV with 35pb-17TeVPhys. Rev.Lett. 106 (2011) 251801,Lower mass limit 95% CL 1.32 TeV with 1.1 fb-17TeV Eur. Phys. J. C 71 (2011) 1809,
