Búsqueda de HSCPs en colisiones pp a una energía de 7 TeV usando la técnica de tiempo de vuelo con los detectores DT del experimento CMS Carlos Felipe.

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1 Búsqueda de HSCPs en colisiones pp a una energía de 7 TeV usando la técnica de tiempo de vuelo con los detectores DT del experimento CMS Carlos Felipe González Hernández Asesor: Dr. Juan Carlos Sanabria Departamento de Física UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Bogotá, Colombia

2 HSCPs MODELOS QUE PREDICEN HSCPs BUSQUEDAS PREVIAS DETECCION DE HSCPs SISTEMA DE MUONES TRIGGER RESULTADOS ESPERADOS

3 HSCP Heavy Stable Charged Particle Heavy “Stable” Charged m≥100 GeV Tiempos de vida largos (viajan distancias del orden de metros o más) Con carga eléctrica o de color Detección directa Predichas por modelos mas allá del SM (BSM) Independiente del modelo

4 MODELOS QUE PREDICEN HSCPs SUSY ED F-Theory Conservación de R-Paridad Split-SUSY GMSB Estos modelos predicen la existencia de una LSP (Lightest Stable Particle) la cual es neutra e interactúa débilmente En algunos escenarios, se predicen estados cargados y de larga vida; usualmente son NLSP.

5 MODELOS SUSY R-PARIDAD Extensión supersimétrica de la conservación de números cúanticos como el número leptónico y número bariónico. La conservación de R-Paridad implica que las s- partículas deben producirse en parejas en colisiones pp. ROMPIMIENTO SUSY Genera diferencias entre masas de fermiones y bosones (hay diferentes mecanismos)

6 Split-SUSY Mecanismo de rompimiento SUSY, genera un espectro de masas de las s-particulas donde los bosones tienen masas del orden de GUT y fermiones con masas del orden de la escala electro-débil Gluinos de larga vida forman R-Hadrones

7 MSSM (Minimal Supersimetric Standard Model) 100 parámetros libres Una posibilidad son NLSP de larga vida (diferencia de masas entre LSP y NLSP es pequeña) s-tops de larga vida hadronizan con quarks del material del detector (R-Hadrones)

8 GMSB (Gauge Mediated Symmetry Breaking) Mecanismo de rompimiento de SUSY mediado por la gravedad LSP es el gravitino s-tau es el NLSP

9 9.‏ Modelos con extra-dimensiones.‏ En estos modelos los campos del modelo estándar pueden propagarse en extradimensiones compactas. Estos modos son conocidos como estados Kaluza- Klein (KK-states). Los modos KK de las particulas livianas del modelo estándar podrían tener un tiempo largo de vida, por lo tanto, los leptones KK se comportarían como HSCPs

10 BUSQUEDAS PREVIAS Se han llevado a cabo durante los últimos 20 años Tevatron, se ha enfocado en R-Hadrones resultantes de s-tops. El experimento CDF ha establecido una cota mínima de 249 GeV D0 y LEP han establecido una cota inferior a 99,5 GeV para los s-taus No se ha publicado nada para R-Hadrones resultantes de gluinos (350 GeV)

11 Durante la primera corrida del LHC en 2010 se llevo a cabo una búsqueda de HSCPs usando la técnica de tiempo de vuelo a partir de la información provista por las RPCs. El resultado inicial fue negativo, el análisis va a continuar con los datos recolectados durante el 2011

12 DETECCIÓN DE HSCPs Cuando son producidas con p T de O (TeV) Masivas y velocidad pequeña Largo tiempo de vida Su velocidad es pequeña comparada con la velocidad de la luz Depositan gran cantidad de enegía en el detector. Son penetrantes. Se comportan como muones pesados Hay 2 técnicas experimentales para buscarlas: dE/dx y ToF Independientes del modelo

13 CMS DETECTOR

14 SISTEMA DE MUONES

15 Drift Tubes Cámaras multialámbres con una alta resolución espacial (aprox 100µm) Proporciona información en coordenadas η y φ 5 ruedas distribuidas en el eje z 12 secciones, cada una cubre un ángulo en φ de 30°

16 16 Señales de HSCPs usando DTs El sistema de muones son sensibles a cualquier partícula cargada, independientemente de sus propiedades. Las HSCP dejan una gran señal en los subdetectores de muones (DT, CSC and RPC) ya que son altamente ionizantes. La física de CMS se centra en muones que viajan a la velocidad de la luz y que provienen del centro de interacción

17 ToF (Time of Flight) Información de tiempo en los detectores momentoVelocidad la curvatura en su trayectoria masa BX=0 BX=1

18 CMS TRIGGER GLOBAL MUON TRIGGER GLOBAL CALORIMETER TRIGGER Nuestra herramienta es un selector de eventos, donde el criterio de selección se basa en el tiempo de vuelo (en términos de BX) de los hits del sistema de DTs.

19 FLUJO DE DATOS DEL TRIGGER DE MUONES L1 GLOBAL TRIGGER

20 20 Nuestro objetivo Mediante la técnica ToF identificar HSCPs. Extraer de los datos la información de BX asociada a los hits de DT de las diferentes estaciones. Crear un módulo que permita calcular la velocidad del candidato a HSCP

21 Trabajo en progreso Se ha estudiado con datos de MC la información que aportan los hits de DTs en tracks reconstruidos como muones Se ha investigado la forma de extraer el BX proveniente del trigger de DTs “Lo que sigue”: asociar a cada hit un valor de BX mediante un módulo en CMSSW Crear otro módulo en CMSSW que tome la información anterior y calcule la velocidad del candidato a HSCP “a la Camilo Carrillo”

22 RESULTADOS ESPERADOS Observar HSCPs en los datos de colisiones protón-protón a 7 TeV. En su defecto, establecer cotas mínimas de masa para las HSCPs predichas por split-SUSY, MSSM y mGMSB-SUSY