Étalonnage du calorimètreÉtalonnage du calorimètre
électromagnétique tonneauélectromagnétique tonneau
Identification des l...
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Cadre théorique et contexte expérimental
I. Reconstruction du signal et étalonnage du
c...
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Cadre thCadre thééoriqueorique
etet
contexte expcontexte expéérimentalrimental
Le Modèl...
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Le ModLe Modèèle Standardle Standard
succès :
prédictions (boson W, Z, quark t …) en ac...
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Le boson deLe boson de HiggsHiggs
limites surlimites sur mmHiggsHiggs dans le Moddans l...
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collisionneur proton-proton de 27 km
de circonférence
énergie dans le cm √s = 14 TeV
cr...
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variables
pseudo-rapidité :
η =-ln( tan(θ/2) )
énergie transverse :
ET= E sin (θ)
L’exp...
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résolution en impulsion :
σ(p)/p = 0.05 % p (GeV) ⊕ 1% pour |η|<2.5
Solénoïde 2TSolénoï...
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Les calorimètresLes calorimètres
résolution en énergie (en GeV) :
électromagnétique: σ(...
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Le spectromètre à muonsLe spectromètre à muons
résolution en impulsion :
σ(pT)/pT < 3%...
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calorimètre à échantillonnage
plomb/argon liquide
argon liquide (90 K) :
homogénéité, ...
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Principe et segmentationPrincipe et segmentation
particules
η
φdéveloppement de la ger...
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cryostat
déclenchement L1
L1 décision
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filtre de misefiltre de mise
en forme CRen ...
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besoin de la forme du signal de physique gphysique, de sa dérivée g’physique et de la ...
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I. Reconstruction du signal etI. Reconstruction du signal et
éétalonnagetalonnage du c...
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Le test en faisceau de 2004Le test en faisceau de 2004
test en faisceau combintest en ...
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Différence entre le signalDifférence entre le signal
de physique et d’étalonnagede phy...
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gphysique prédite= gétalonnage* H(t)
différence :
H(t) de forme gphysique ≠ gétalonnag...
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pour différents
courants injectés
amplitude(u.a)
temps (ns)
signal de physique :signal...
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AjustementAjustement
temps (ns)
amplitude(u.a) compartiment avant
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ReconstructionReconstruction
de l’énergiede l’énergie
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amas de taille fixe Δη×Δϕ=3×3 dans le compartiment milieu
autour de la cellule la plus...
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RésuméRésumé
perspectives :perspectives :
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IIII. Identification des leptons. Identification des leptons ττ
dans leurs ddans leurs...
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boson de Higgs du Modèle Standard (VBF)
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Z → ττ
W→ τντ
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Les leptonsLes leptons ττ
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CandidatsCandidats jetsjets ττ
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ReconstructionReconstruction
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TauRec : préTauRec : pré--sélectionsélection
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TauRec : variablesTauRec : variables
détermination des variables discriminantes pour l...
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TauRec : identificationTauRec : identification
étalonnage de l’énergie des jets τ
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caractéristiques des leptons τ dans leur
mode hadronique :
1 trace + n π0 (Tau1P)
3 tr...
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Tau1P3P : variablesTau1P3P : variables
détermination des variables discriminantes pour...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 34
Tau1P3P : identificationTau1P3P : identification
étalonnage de l’énergie des jets τ
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ComparaisonComparaison
TauRecTauRec/Tau1P3P I/Tau1P3P I
meilleure efficacité de recons...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 36
ComparaisonComparaison
TauRecTauRec/Tau1P3P II/Tau1P3P II
facteur de rfacteur de rééje...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 37
calcul d’une vraisemblance:
8 variables discriminantes :
REM, ΔET
12, nbr de traces …
...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 38
RésuméRésumé
TauRec donne de bonnes performances avec la possibilité de démarrer avec
...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 39
IIIIII. Recherche d’un boson de. Recherche d’un boson de HiggsHiggs
du Modèle Standard...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 40
SignalSignal
fusion de bosons vecteurs faibles : V=W, Z
qq → qqVV → qqH (H → ττ)
avec ...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 41
Bruits de fondBruits de fond
Z + jets où Z→ττ
W+jets et t t
bruit de fond irrbruit de ...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 42
PrPréé--sséélectionlection
pré sélection :1 lepton isolé + 1 jet τ + deux jets ou plus...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 43
Masse invarianteMasse invariante
coupure pour la reconstruction de masse de la paire d...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 44
SSéélection finalelection finale
mT(l,pT
manq) = ( (ET(l) + ET
manq)2-|pT(l) + pT
manq...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 45
σ×RE (fb) après la pré sélection et après toutes les coupures :
signification statisti...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 46
Premiers rPremiers réésultats avec lasultats avec la
simulation complsimulation complè...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 47
ÉÉtude des performances de latude des performances de la
simulation complsimulation co...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 48
découverte possible pour un Higgs de basse masse
115 GeV/c2 < mHiggs < 145 GeV/c2
pour...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 49
RésuméRésumé
rréésumsuméé ::
contributions :contributions :
perspectives :perspectives...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 50
PerspectivesPerspectives
mise en route :mise en route :
premipremièères donnres donnéé...
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TransparentsTransparents
supplsuppléémentairesmentaires
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 52
Le Modèle Standard
Le boson de Higgs
Le LHC
L’expérience ATLAS
Le détecteur interne
Le...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 53
Le test en faisceau de 2004
Différence entre le signal de physque et d’étalonnage
Préd...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 54
Processus de physique avec des leptons τ
Les leptons τ
Candidats jets τ
Reconstruction...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 55
Signal
Bruits de fond
Pré-sélection
Masse invariante
Sélection finale
Résultats
Premie...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 56
LL’’expexpéériencerience
ATLAS au LHCATLAS au LHC
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 57
TriggerTrigger
Trigger in ATLAS
High
Level
Trigger
Level 1
2.5 μs
~10 ms
~sec
PC farms...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 58
Le calorimLe calorimèètretre éélectromagnlectromagnéétiquetique
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 59
Principe de fonctionnementPrincipe de fonctionnement
particules η
φ
η
r
développement ...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 60
PerformancesPerformances
résolution en énergie :
uniformité en position
< 0.7% jusqu’à...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 61
Tests électriquesTests électriques
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 62
Profondeurs du calorimProfondeurs du calorimèètretre
éélectromagnlectromagnéétiquetique
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 63
signal de physique signal d’étalonnage
Reconstruction du signalReconstruction du signa...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 64
méthode de convolution en temps (TCM)
utilise les formes de physique et d’étalonnage
P...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 65
MMphysiquephysique//MMéétalonnagetalonnage
MMphyphyss
MMcslicsli
A correction for the ...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 66
LL’’identification des leptonsidentification des leptons ττ
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 67
Efficacité, réjectionEfficacité, réjection
nbr vrai τ hadronique
eff reconstruction et...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 68
bosons de Higgs d’une extension Supersymetrique
du Modèle Standard (MSSM) (A/H, H+)
A0...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 69
ττ distributiondistribution
ET (MeV)
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 70
TauRecTauRec II
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 71
TauRecTauRec IIII
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 72
Tau1P3P ITau1P3P I
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 73
Tau1P3P IITau1P3P II
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 74
Tau1P3P IIITau1P3P III
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 75
ττ triggerstriggers
Possible way of selecting taus with the ATLAS trigger
Lepton Trigg...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 76
LVL1 TauLVL1 Tau--TriggerTrigger
‘
Hadronic Cal.
EM Cal.
2-Tower
EM cluster
• A 2x2 to...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 77
Le ModLe Modèèle Standardle Standard
etet
le boson de Higgsle boson de Higgs
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 78
SimulationSimulation
Génération
Simulation rapide Simulation complète
Génération des é...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 79
DDééfinitionsfinitions
N=∫Ldt×σ×ε
L: luminosité (cm-2s-1) nombre de particules/unité d...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 80
Principe d’un générateur MontePrincipe d’un générateur Monte
Carlo 1/2Carlo 1/2
gerbe ...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 81
Principe d’un générateurPrincipe d’un générateur
Monte Carlo 2/2Monte Carlo 2/2
ISR,FS...
18 septembre 2006 Fabien Tarrade 82
backgroundbackground
irreducible background:
Z + jets (EW and QCD) where Z → ττ
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soutenance_finale

  1. 1. Étalonnage du calorimètreÉtalonnage du calorimètre électromagnétique tonneauélectromagnétique tonneau Identification des leptonsIdentification des leptons recherche drecherche d dans le canal qqHdans le canal qqH ,, ττ etet ’’un boson de Higgsun boson de Higgs →→qqqqττ ττ dans ldans l’’expexpéérience ATLAS au LHC.rience ATLAS au LHC. 18 septembre18 septembre 20062006 Fabien TarradeFabien Tarrade LAPP, AnnecyLAPP, Annecy
  2. 2. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 2 Cadre théorique et contexte expérimental I. Reconstruction du signal et étalonnage du calorimètre électromagnétique II. Identification des leptons τ dans leurs désintégrations hadroniques III. Recherche d’un boson de Higgs du Modèle Standard Conclusion générale PlanPlan
  3. 3. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 3 Cadre thCadre thééoriqueorique etet contexte expcontexte expéérimentalrimental Le Modèle Standard et le boson de Higgs L’expérience ATLAS au LHC Le calorimètre électromagnétique
  4. 4. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 4 Le ModLe Modèèle Standardle Standard succès : prédictions (boson W, Z, quark t …) en accord avec les résultats expérimentaux mesures de précision en accord avec la théorie masses : générées par le mécanisme de Higgs, auquel est associé un boson de Higgs limite du Modèle Standard problème de naturalité nombre de paramètres libres … Supersymétrie dimensions supplémentaires … ModModèèle Standard :le Standard : AuAu--deldelàà du Moddu Modèèle Standard (nouvelles extensions) :le Standard (nouvelles extensions) : mais cette dernière particule est encore inobservée
  5. 5. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 5 Le boson deLe boson de HiggsHiggs limites surlimites sur mmHiggsHiggs dans le Moddans le Modèèle Standard :le Standard : recherche du boson derecherche du boson de HiggsHiggs :: recherche directe mHiggs > 114.4 GeV/c2 @ 95% CL (LEP) ajustements électrofaibles mHiggs < 207 GeV/c2 @ 95% CL limite théorique mHiggs < 1 TeV/c2 (trivialité, unitarité) mHiggs inconnue nécessite une grande gamme d’énergie section efficace de production σHiggs une dizaine d’ordres de grandeur plus faible que σtotale LHC
  6. 6. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 6 collisionneur proton-proton de 27 km de circonférence énergie dans le cm √s = 14 TeV croisement paquets de protons toutes les 25 ns Luminosité nominale prévue: 2.1033 cm-2s-1 à 1034 cm-2s-1 basse : 10 fb-1/an haute : 100 fb-1/an 4 grandes expériences: ATLAS, CMS, LHCb et ALICE premières collisions fin 2007 √s = 450+450 GeV LHC :LHC : Large Hadron Collider CERN, Genève Tevatron section efficace proton-(anti)proton LHC Le LHCLe LHC
  7. 7. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 7 variables pseudo-rapidité : η =-ln( tan(θ/2) ) énergie transverse : ET= E sin (θ) L’expérience ATLASL’expérience ATLAS caractéristiques longueur : 44 m diamètre : 22 m poids : 7000 t Y X Z θφ géométrie symétrie suivant φ symétrie par rapport à η=0 ATLAS : A ToroATLAS : A Toroïïdal LHCdal LHC ApparatuSApparatuS protons protons point d’interaction des faisceaux
  8. 8. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 8 résolution en impulsion : σ(p)/p = 0.05 % p (GeV) ⊕ 1% pour |η|<2.5 Solénoïde 2TSolénoïde 2T détecteurs internesdétecteurs internes détecteur à pixel SCT (Semi-Conductor Tracker) TRT (Transition Radiation Tracker) Le détecteur interneLe détecteur interne
  9. 9. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 9 Les calorimètresLes calorimètres résolution en énergie (en GeV) : électromagnétique: σ(E)/E = 10%/√E ⊕ 0.3/E ⊕ 0.7% pour |η|<3.2 hadronique: σ(E)/E = 50%/√E ⊕ 3% pour |η|<3 : σ(E)/E = 100%/√E ⊕ 5% pour 3<|η|<5 les calorimètresles calorimètres électromagnétique hadronique
  10. 10. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 10 Le spectromètre à muonsLe spectromètre à muons résolution en impulsion : σ(pT)/pT < 3% pour 10<pT<250 GeV et pour |η|<2.7 σ(pT)/pT = 10 % à 1 TeV 8 aimants toroïdaux8 aimants toroïdaux et 2et 2 toroïdestoroïdes bouchonsbouchons spectromètrespectromètre àà muonsmuons MDT (Monitored Drift Tubes) CSC (Cathode Strips Chambers) RPC (Resistive Plate Chambers) TGC (Thin Gap Chambers )
  11. 11. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 11 calorimètre à échantillonnage plomb/argon liquide argon liquide (90 K) : homogénéité, stabilité chimique, tenue aux radiations couverture : |η|<1.475 partie tonneau 1.375<|η|<3.2 partie bouchon géométrie cylindrique hermétique en φ accordéon Le calorimètreLe calorimètre électromagnétiqueélectromagnétique bouchonsbouchons tonneautonneau profondeur (suivant r) : 25 à 34 X0 longueurs de radiation 2 demi-tonneaux z<0 et z>0 1 demi-tonneau : 16 modules partie tonneau :partie tonneau : caractcaractééristiques :ristiques : r
  12. 12. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 12 Principe et segmentationPrincipe et segmentation particules η φdéveloppement de la gerbe : absorbeur plomb : X0=0.56 cm ionisation de l’argon liquide : électrons d’ionisation signal : collecté par la couche centrale des électrodes principe :principe : compartimentcompartiment avantavant compartimentcompartiment milieumilieu compartimentcompartiment arriarrièèrere η=0 η=1.4 prépré ééchantillonneurchantillonneur r η cellules η φ r compartimentcompartiment milieumilieu prpréé ééchantillonneurchantillonneur compartiment arricompartiment arrièèrere compartiment avantcompartiment avant segmentation :segmentation : compartiment granularite (Δη×Δϕ) profondeur pré-échantillonneur 0.025 x 0.1 10.025 x 0.1 1--2 X2 X00 avant 0.003 x 0.1 30.003 x 0.1 3--5 X5 X00 milieu 0.025 x 0.025 150.025 x 0.025 15--1818 XX00 arrière 0.05 x 0.025 10.05 x 0.025 1--8 X8 X00 η=0.8
  13. 13. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 13 cryostat déclenchement L1 L1 décision HTHT filtre de misefiltre de mise en forme CRen forme CR--RCRC22 ADCADC RODROD SCA signal dsignal d’é’étalonnagetalonnage t U étalonnage AAmaxmax ∞∞ EE déposéedéposée (2.8(2.8 μμAA//GeVGeV)) temps de dérive ~ 450 ns t I signal de physiquesignal de physique 3 gains (1:9.3:93)3 gains (1:9.3:93) cellule decellule de détectiondétection reconstruction dereconstruction de l’énergie par filtragel’énergie par filtrage optimaloptimal E = Σ ai si t U signal après mise en formesignal après mise en forme échantillonnage toute les 25 ns La chaîne de lectureLa chaîne de lecture cavernepourl’électronique chachaîîne de lecture pour ATLAS:ne de lecture pour ATLAS:
  14. 14. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 14 besoin de la forme du signal de physique gphysique, de sa dérivée g’physique et de la matrice d’auto corrélation du bruit R reconstruction de l’énergie en utilisant les coefficients de filtrage optimal ai Coefficients deCoefficients de filtrage optimalfiltrage optimal mmééthode dethode de filtrage optimalfiltrage optimal :: électronique optimisée pour la haute luminosité (bruit d’électronique et d’empilement) le filtrage optimal permet de réduire le bruit à basse luminosité (d’un facteur 1.7) minimise les biais introduits par les décalages en temps lors de l’échantillonnage coefficients decoefficients de filtrage optimalfiltrage optimal (OFC):(OFC): t ADCADCpicpic ADCADCpicpic∞∞ EEddééposposéé
  15. 15. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 15 I. Reconstruction du signal etI. Reconstruction du signal et éétalonnagetalonnage du calorimètredu calorimètre électromagnétiqueélectromagnétique Test en faisceau de 2004 Prédiction du signal de physique Production des coefficients de filtrage optimal Reconstruction de l’énergie Résumé
  16. 16. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 16 Le test en faisceau de 2004Le test en faisceau de 2004 test en faisceau combintest en faisceau combinéé:: objectifs:objectifs: tranche complète d’ATLAS électronique finale 90 millions d’événements : e, π, μ,γ,p énergie de 1 à 300 GeV performances combinées des sous détecteurs valider la modélisation Monte Carlo validation du code de reconstruction et d’ étalonnage dans l’environnement logiciel : ATHENA caractcaractééristiques :ristiques : acquisition cadencée à 40 Mhz comme au LHC faisceau asynchrone contrairement au LHC dispositif calorimcalorimèètretre éélectromagnlectromagnéétiquetiqueTRTTRT calorimcalorimèètretre hadroniquehadronique chambreschambres àà muonsmuons chambreschambres àà muonsmuons cryostat et modulecryostat et module prototype duprototype du calorimcalorimèètretre éélectromagnlectromagnéétiquetique
  17. 17. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 17 Différence entre le signalDifférence entre le signal de physique et d’étalonnagede physique et d’étalonnage signal de physique gphysique dans ATLAS t ADCADCpicpic 5 échantillons espacés de 25 ns dont 1 échantillon proche du maximum(+/-2 ns) t ADCADCpicpic 32 échantillons espacés de 25 ns retard programmable : échantillonnage toutes les 1.04 ns signal d’étalonnage g étalonnage gphysique gétalonnage MMphysphysiqueique MMétalonnageétalonnage pour une même charge injectée les signaux de physique gphysique et d’étalonnage gétalonnage sont différents besoin de prédire le signal de physique gphysique prédite pour calculer MMphysphysiqueique / MMétalonnageétalonnage
  18. 18. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 18 gphysique prédite= gétalonnage* H(t) différence : H(t) de forme gphysique ≠ gétalonnage de point d’injection Prédiction du signalPrédiction du signal de physiquede physique signal de physique au test en faisceau t ADCADCpicpic 6 échantillons espacés de 25 ns faisceau asynchrone particules avec une phase aléatoire [0-25 ns] forme de physique gphysique avec échantillonnage fréquent signal de physique prédite gphysique prédite paramètres fixés paramètres libres gphysique prédite ajustée à la gphysique
  19. 19. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 19 pour différents courants injectés amplitude(u.a) temps (ns) signal de physique :signal de physique : électrons de 250 GeV coupures de sélection : nombre d’événements par cellule : 1000 Epré-échantillonneur, avant, arrière > 1 GeV et Emilieu> 7 GeV η η=0.8particules gphysique gétalonnage signal de physique 0.6<η<0.8 problème de Haute Tension η >0.8 qualité des données ne permettent pas de reconstruire de bonnes formes de physique coupsd’ADC signal d’étalonnage temps (ns) Reconstruction du signalReconstruction du signal d’étalonnage et de physiqued’étalonnage et de physique module φ pour différents courants injectés
  20. 20. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 20 AjustementAjustement temps (ns) amplitude(u.a) compartiment avant ajuster les prédictions gphysique prédite aux courbes de physique mesurées gphysique résidus autour de 2 % au maximum calcul de Mphysique/Métalonnage calcul des jeux de coefficients de filtrage optimal pour toutes les cellules ajustement :ajustement : résidus gphysique gphysique prédite résidus gphysique prédite - gphysique gphysique prédite résidus =
  21. 21. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 21 ReconstructionReconstruction de l’énergiede l’énergie reconstruction de lreconstruction de l’é’énergie dnergie d’’une cellule :une cellule : utilisation des coefficients de filtrage optimal coefficients de filtrage optimalrapport des maximas : gphysique sur gétalonnage extraction du Monte Carlo + test en faisceau calcul à partir des valeurs mesurées des composants d’étalonnage coupsd’ADC DAC déterminés par une procédure d’étalonnage
  22. 22. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 22 amas de taille fixe Δη×Δϕ=3×3 dans le compartiment milieu autour de la cellule la plus énergétique aucune correction : pertes latérales, vers l’arrière, …. Résolution de la réponse enRésolution de la réponse en fonction defonction de ηη sans correctionsans correction reconstruction de lreconstruction de l’é’énergie dnergie d’’un amas :un amas : balayage en η (η<0.6) énergie(GeV) η η=0.28 énergie(GeV) 〈E〉 = 168.2 GeV σ = 1.4 GeV σ/〈E〉 = 0.81 % énergie (GeV) électrons de 180 GeV
  23. 23. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 23 RésuméRésumé perspectives :perspectives : rréésumsuméé et contributions :et contributions : code de prédiction des formes de physique migré dans ATHENA testé et validé avec les données du test en faisceau de 2004 production des coefficients de filtrage optimal validation de la chaîne de reconstruction de l’énergie avec les OFCs prouver que l’on peut prédire les formes de physique avec 5 échantillons au LHC préparer le code et la stratégie pour le démarrage du LHC
  24. 24. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 24 IIII. Identification des leptons. Identification des leptons ττ dans leurs ddans leurs déésintsintéégrationsgrations hadroniqueshadroniques Processus de physique avec des leptons τ Caractéristiques des leptons τ Algorithmes TauRec Tau1P3P Première comparaison TauRec/Tau1P3P Résumé
  25. 25. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 25 boson de Higgs du Modèle Standard (VBF) qqH → qqττ Z → ττ W→ τντ ddéésintsintéégration du boson degration du boson de HiggsHiggs :: processus du Modprocessus du Modèèle Standard :le Standard : important pour la mise en route du détecteur Processus de physiqueProcessus de physique avec des lavec des leptonseptons ττ canal VBF très important pour un Higgs de basse masse : 115 GeV/c2 < mHiggs < 145 GeV/c2 désintégration en une paire de leptons τ mHiggs (GeV) mHiggs (GeV ) significationstatistique rapportd’embranchement production par fusion de bosons vecteurs faibles (VBF) 10%-20% (mHiggs=115-145 GeV/c2) 5σ
  26. 26. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 26 Les leptonsLes leptons ττ état final rapport d’embranchement (%) type de désintégration e υe υτ 17.8 μ υμ υτ 17.4 π υτ 11.1 π π0 υτ 25.1 π + n π0 υτ n ≥2 10.3 π π π υτ 9.5 π π π + n π0 υτ n ≥1 4.4 hadronique 3 particules chargées (13.9%) hadronique 1 particule chargée (46.5%) leptonique (35.2%) propripropriééttéés des leptonss des leptons ττ :: lepton τ mτ= 1776.99 +0.29 MeV cτ = 87 μm modes de dmodes de déésintsintéégration des leptonsgration des leptons ττ :: désintégrations hadroniques jets τ désintégrations leptoniques e, μ −0.26
  27. 27. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 27 CandidatsCandidats jetsjets ττ jet τ π0 π+ π- π+reconstruction des candidats jetsreconstruction des candidats jets ττ :: échantillons Z→ττ caractéristiques amas calorimétrique bien collimé petit nombre de traces chargées associées région |η|<2.5 zone limite du détecteur interne jets QCD électrons : gerbe tardive ou important bremsstrahlung muons interagissant dans les calorimètres TauRec et Tau1P3P bruit de fond identifibruit de fond identifiéé comme des jetscomme des jets ττ :: algorithmes de reconstruction des jetsalgorithmes de reconstruction des jets ττ dans ATLAS:dans ATLAS:
  28. 28. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 28 ReconstructionReconstruction TauRecTauRec (algorithme officiel) :(algorithme officiel) : initié par différents objets : amas calorimétrique ou trace association des traces aux candidats jets τ étalonnage de l’énergie des jets τ (calorimètres) initié par une trace de bonne qualité construction des candidats jets τ avec 1 ou 3 traces étalonnage de l’énergie des jets τ (détecteur interne et calorimètres) détermination des variables discriminantes identification des jets τ Tau1P3P (nouvel algorithme):Tau1P3P (nouvel algorithme): pT (GeV) résolution(%) détecteur interne calorimètres pourpour TauRecTauRec et Tau1P3P :et Tau1P3P : pions
  29. 29. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 29 TauRec : préTauRec : pré--sélectionsélection algorithme de reconstructionalgorithme de reconstruction des jetsdes jets ττ par dpar dééfaut dans ATLASfaut dans ATLAS :: amas (ET>15 GeV), ou une trace (pT> 2 GeV) association des traces aux candidats jet τ si ΔR=√(Δη2+Δφ2)<0.3 candidat jet τ de TauRec η nombre de traces u.a efficacitédereconstruction 〈effreconstruction〉= 85% coupure ΔR<0.4 ΔR<0.3
  30. 30. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 30 TauRec : variablesTauRec : variables détermination des variables discriminantes pour l’identification des jets τ et pour la réjection des jets QCD u.a REM rayon électromagnétique REM : jet τ : jet mince petit profil dans la direction transverse jet QCD : pour de grands pT : grand boost jet plus étroit
  31. 31. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 31 TauRec : identificationTauRec : identification étalonnage de l’énergie des jets τ poids (Monte Carlo) appliqués sur l’énergie dépendant de la densité en énergie (à la H1) coupure sur les variables discriminantes jet τ identifié par TauRec u.a σ = 10.4% 〈〉 = -1.8% (ET τ reconstruit – ET vrai τ visible)/ ET vrai τ visible possibilité d’être initié à partir de différents objets bonne efficacité de reconstruction bonne résolution en énergie
  32. 32. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 32 caractéristiques des leptons τ dans leur mode hadronique : 1 trace + n π0 (Tau1P) 3 traces + n π0 (Tau3P) trace de bonne qualité (pT> 9 GeV), recherche des traces voisines (pT> 2 GeV, ΔR<0.2) 1 trace de bonne qualité + pas de trace voisine + 2 traces voisines nouvel algorithme denouvel algorithme de reconstruction des jetsreconstruction des jets ττ dans ATLASdans ATLAS :: |η| efficacitédereconstruction candidat jet τ de Tau3P 〈effreconstruction〉= 80% Tau1P candidat jet τ de Tau1P |η| efficacitédereconstruction Tau3P 〈effreconstruction〉= 60% Tau1P3P : préTau1P3P : pré--sélectionsélection
  33. 33. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 33 Tau1P3P : variablesTau1P3P : variables détermination des variables discriminantes pour l’identification des jets τ et pour la réjection des jets QCD Tau3P u.a ΔET 12 ΔR<0.1 ΔR<0.2 fraction d’énergie déposée ΔET 12 : jet τ : jet bien collimé jet QCD : pour de grands pT : grand boost jet plus étroit
  34. 34. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 34 Tau1P3P : identificationTau1P3P : identification étalonnage de l’énergie des jets τ technique du flux d’énergie information du détecteur interne et calorimètres coupure sur les variables discriminantes Tau1P u.au.a (ET τ reconstruit – ET vrai τ visible)/ ET vrai τ visible (ET τ reconstruit – ET vrai τ visible)/ ET vrai τ visible Tau3Pjet τ identifié par Tau1P jet τ identifié par Tau3P σ = 10.1% 〈〉 = -1.7% initié à partir d’une trace séparation des jets τ avec 1 ou 3 traces bonne résolution en énergie
  35. 35. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 35 ComparaisonComparaison TauRecTauRec/Tau1P3P I/Tau1P3P I meilleure efficacité de reconstruction des candidats jets τ de TauRec que ceux de Tau1P3P efficacitefficacitéé de reconstruction des jetsde reconstruction des jets ττ :: efficacitédereconstruction |η| |η| efficacitédereconstruction normalisée par les τ avec 1 trace normalisée par les τ avec 3 traces trace de bonne qualité avec Tau1P3P séparation des jets τ avec 1 ou 3 traces avec Tau1P3P
  36. 36. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 36 ComparaisonComparaison TauRecTauRec/Tau1P3P II/Tau1P3P II facteur de rfacteur de rééjection des jets QCD :jection des jets QCD : coupures séquentielles sur les variables discriminantes pour TauRec/Tau1P3P en gardant la même efficacité de reconstruction et d’identification 1 trace 3 traces rréésolution ensolution en éénergie :nergie : meilleure résolution en énergie avec Tau3P résolutions de TauRec et Tau1P comparables meilleure résolution en énergie avec Tau3P bien meilleur facteur de réjection avec Tau1P3P
  37. 37. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 37 calcul d’une vraisemblance: 8 variables discriminantes : REM, ΔET 12, nbr de traces … pour un efficacité donnée (20 à 70 %) coupure sur la vraisemblance dépendant de l’énergie ET méthode d’identification optimisée seulement disponible pour TauRec TauRec : identificationTauRec : identification ε=50% J2 : R ∼ 40 J3 : R ∼ 100 J5 : R ∼ 200 efficacité reconstruction et d’identification facteurréjection mmééthode de vraisemblance :thode de vraisemblance : 1 trace 3 traces × 4 × 20 × 40 × 1 × 2 × 10 meilleur facteur de réjection avec la vraisemblance (TauRec) pour Tau1P3P avec une méthode optimisée : meilleurs facteurs de réjection attendus
  38. 38. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 38 RésuméRésumé TauRec donne de bonnes performances avec la possibilité de démarrer avec différentes options et a une bonne efficacité de reconstruction Tau1P3P a une efficacité de reconstruction plus faible, mais un bien meilleur facteur de réjection et une meilleure résolution en énergie pour les candidats Tau3P comparaison entre TauRec et Tau1P3P validation des échantillons Monte Carlo produits par la collaboration première étude avec le format de données pour analyse (AOD), utilisation des données les plus récentes et comparaison dans les mêmes conditions étude avec un plus large éventail d’échantillons (plus grande gamme en ET) comparaison du facteur de réjection en utilisant la même méthode optimisée rréésumsuméé :: contributions :contributions : perspectives :perspectives :
  39. 39. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 39 IIIIII. Recherche d’un boson de. Recherche d’un boson de HiggsHiggs du Modèle Standarddu Modèle Standard Le signal et les bruits de fond Coupures de sélection Résultats en simulations rapide et complète Potentiel de découverte Résumé
  40. 40. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 40 SignalSignal fusion de bosons vecteurs faibles : V=W, Z qq → qqVV → qqH (H → ττ) avec H→ττ→hadron(s) υτ + l υl υτ mH = 120 GeV/c2 σ×RE = 340 fb 2 jets très énergétiques vers l’avant pas de jets centraux 2 jets, un vers l’avant et l’autre vers l’arrière 1 jet τ central 1 lepton central de l’énergie transverse manquante les bosons émis sont des singlets de couleur signal :signal : topologie particulitopologie particulièère :re : signature dans le dsignature dans le déétecteur :tecteur : u.a η quark η φ jets produits de désintégration du Higgs quarks qui rayonnent les bosons
  41. 41. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 41 Bruits de fondBruits de fond Z + jets où Z→ττ W+jets et t t bruit de fond irrbruit de fond irrééductible :ductible : bruit de fond rbruit de fond rééductible :ductible : Z + 2 jets avec Z→ττ calcul des éléments de matrice LO radiation de gluons « parton shower » Z+2 jet contient en réalité Z+3 et même Z+4 jets problème de double comptage nouvelle description plus correcte des processus multi jets : première étude ancienne description des processus multi jets :
  42. 42. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 42 PrPréé--sséélectionlection pré sélection :1 lepton isolé + 1 jet τ + deux jets ou plus déclenchement sur les leptons : ET e > 25 GeV ou PT μ > 20 GeV coupure sur le ET du jet τ : ET jet τ > 40 GeV (pour une bonne réjection des faux τ) étiquetage des jets vers l’avant et l’arrière : 2 jets étiquetés (bien séparés) coupures decoupures de prpréé--sséélectionlection :: u.a u.a Δηjj ET jet pT max (GeV)
  43. 43. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 43 Masse invarianteMasse invariante coupure pour la reconstruction de masse de la paire de τ : mττ reconstruction de la masse invariante :reconstruction de la masse invariante : (pT τ1 + pT τ2) = pT l/xl + pT τ-jet/xτ-jet = pT l + pT jet-τ + pT manq j1 j2 Hl υ υ υ jet-τ approximation colinéaire où xl et xτ-jet sont la fraction du moment du parent τ portée par le lepton ( τ→υl υτ l) et par le jet τ (τ→ υτ had) nombred’événements Mττ(GeV/c2) 〈Μττ〉=118+/-10 GeV/c2
  44. 44. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 44 SSéélection finalelection finale mT(l,pT manq) = ( (ET(l) + ET manq)2-|pT(l) + pT manq|2 )½ < 30 GeV ET manq > 30 GeV mjj > 700 GeV veto sur le jet : pas de jet avec ETj veto >20 GeV entre les 2 ”jets étiquetés ” coupures de scoupures de séélection finales :lection finales : à haute luminosité ~23 événements se superposent au processus dur très efficace pour éliminer les bruits de fond supprime le signal à basse luminosité : ~4 événements se superposent au processus dur
  45. 45. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 45 σ×RE (fb) après la pré sélection et après toutes les coupures : signification statistique S/√B RRéésultatssultats génération H→ττ Z+jj (QCD) Z+jj (EW) Z+j Z+n jets n=0 à 5 t ⎯t 1.66×104 2.28×104 0.36 10.8 0.11 1.76×104 0.0* nbr d’événement 30 fb-1 15.3 6.0* 0.9* 3.3 0.0* 0.3* 58.3 0.03 2.74×104 0.20* 29.7 0.51 W+j coupure de pré sélection (σ×BR en fb) 6.65 ×104 fenêtre en masse (σ×BR en fb) 0.01* signal bruits de fond réductiblesbruits de fond irréductibles rréésultats de la simulation rapide :sultats de la simulation rapide : nouveau résultat S/√B = 4.7 : Z+jj(QCD+EW), Z+j, t t, W+j S/√B = 4.4 : Z+n jets, Z+jj(EW), t t, W+j incertitude théorique ∼30% sur le bruit de fond Z jets faible statistique
  46. 46. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 46 Premiers rPremiers réésultats avec lasultats avec la simulation complsimulation complèètete premiers rpremiers réésultats avec la simulation complsultats avec la simulation complèète :te : ET manq est l’observable la plus délicate effet de l’énergie transverse manquante ET manq simulation rapide vraie ET manqET manq simulation complète rapide complète complète
  47. 47. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 47 ÉÉtude des performances de latude des performances de la simulation complsimulation complèètete performances avec la simulation complperformances avec la simulation complèète :te : u.a acceptance plus faible pour les électrons et les muons étalonnage médiocre pour les jets et les jets τ ET manq optimiste avec la simulation rapide pour le signal : manque de statistique bruit de fond non simulé ET manq (reconstruite)– ET manq(vraie) (GeV) σ = 8.1 GeV 〈〉 = 1.2 GeV σ = 10.6 GeV 〈〉 = -1.1 GeV
  48. 48. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 48 découverte possible pour un Higgs de basse masse 115 GeV/c2 < mHiggs < 145 GeV/c2 pour 3 ans à basse luminosité (30 fb -1) canal très important expérimentales : ET manq, identification des τ simulation : description des Z + n jets théorique : incertitude ~ 30% autres : empilement, calibration …. problème : veto dans la région centrale Potentiel de découvertePotentiel de découverte Significationstatistique découverte mHiggs (GeV/c2) 5σ rréésultat :sultat : erreurs systerreurs systéématiques :matiques : àà haute luminosithaute luminositéé :: nouveau point
  49. 49. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 49 RésuméRésumé rréésumsuméé :: contributions :contributions : perspectives :perspectives : découverte possible pour un Higgs de basse masse mHiggs = 120 GeV/c2 importance de la bonne description du bruit de fond Z+ multi jets bonne reconstruction de l’énergie transverse manquante primordiale validation de la simulation rapide première étude avec le fond Z+ n jets correctement décrit comparaison des performances d’identification entre les simulations rapide et complète rapide survol avec la simulation complète étude du bruit de fond avec beaucoup plus de statistique (Z+n jets) étude et compréhension des performances de la simulation complète
  50. 50. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 50 PerspectivesPerspectives mise en route :mise en route : premipremièères donnres donnéées :es : recherche durecherche du HiggsHiggs :: comprendre la réponse du calorimètre électromagnétique avec les données de muons cosmiques constantes d’étalonnage pour les premières collisions compréhension des événements de biais minimum validation et amélioration de l’étalonnage Z→ee étude des performances de reconstruction et d’identification pour Z→ττ étude de l’énergie transverse manquante compréhension de la description Monte Carlo de Z + n jets grâce aux données
  51. 51. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 51 TransparentsTransparents supplsuppléémentairesmentaires
  52. 52. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 52 Le Modèle Standard Le boson de Higgs Le LHC L’expérience ATLAS Le détecteur interne Les calorimètres Le spectromètre à muons Le calorimètre électromagnétique Principe et segmentation La chaîne de lecture Coefficients de filtrage optimal PlanPlan
  53. 53. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 53 Le test en faisceau de 2004 Différence entre le signal de physque et d’étalonnage Prédiction du signal de physique Reconstruction du signal de physique et d’étalonnage Ajustement Reconstruction de l’énergie Résolution de la réponse en fonction de η sans correction Résumé PlanPlan
  54. 54. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 54 Processus de physique avec des leptons τ Les leptons τ Candidats jets τ Reconstruction TauRec : pré-sélection TauRec : variables TauRec : identification Tau1P3P : pré-sélection Tau1P3P : variables Tau1P3P : identification Comparaison TauRec/Tau1P3P I Comparaison TauRec/Tau1P3P II TauRec :identification Résumé PlanPlan
  55. 55. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 55 Signal Bruits de fond Pré-sélection Masse invariante Sélection finale Résultats Premiers résultats avec la simulation complète Étude des performances de la simulation complète Potentiel de découverte Résumé PlanPlan
  56. 56. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 56 LL’’expexpéériencerience ATLAS au LHCATLAS au LHC
  57. 57. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 57 TriggerTrigger Trigger in ATLAS High Level Trigger Level 1 2.5 μs ~10 ms ~sec PC farms Level 2 Event Filter∼100 Hz ∼1 kHz ∼75 kHz LVL1 Calorimeter+Muon Trigger, coarse granularity LVL2 Region of Interest, All detectors, full granularity Event Filter refines the selection, can perform event reconstruction using latest alignment and calibration data (full offline reconstruction)
  58. 58. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 58 Le calorimLe calorimèètretre éélectromagnlectromagnéétiquetique
  59. 59. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 59 Principe de fonctionnementPrincipe de fonctionnement particules η φ η r développement de la gerbe : absorbeur plomb : X0=0.56 cm ionisation de l’argon liquide électrons d’ionisation signal induit par couplage capacitif collecté par la couche centrale des électrodes principe :principe : ddééveloppement de la gerbeveloppement de la gerbe absorbeur électrode de lecture
  60. 60. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 60 PerformancesPerformances résolution en énergie : uniformité en position < 0.7% jusqu’à 300 GeV linéarité en énergie < 0.5 % pour des énergies de 10 GeV jusqu’au TeV performances :performances : limites imposées par la physique: boson de Higgs (H→γγ), bosons lourds (Z’→ee) terme échantillonnage :a ~ 10 % √(GeV) bruit b : ~ 0.3 GeV à basse luminosité ~ 0.5 GeV à haute luminosité terme constant : c ~ 0.7 % mesurées en test en faisceau
  61. 61. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 61 Tests électriquesTests électriques
  62. 62. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 62 Profondeurs du calorimProfondeurs du calorimèètretre éélectromagnlectromagnéétiquetique
  63. 63. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 63 signal de physique signal d’étalonnage Reconstruction du signalReconstruction du signal d’étalonnage et de physiqued’étalonnage et de physique pour différents courants injectés amplitude(u.a) coupsd’ADC temps (ns) temps (ns) signal de physique :signal de physique : électrons de 250 GeV 0 < η < 0.8 coupures de sélection cellules avec assez d’événements module η η=0.8 φ φ particules gphysique gétalonnage
  64. 64. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 64 méthode de convolution en temps (TCM) utilise les formes de physique et d’étalonnage Prédiction du signalPrédiction du signal de physiquede physique transformée de Laplace τcali= constante de décroissance fstep= 0.065 Td = 450 ns temps de dérive τr = rC τ0 = √(LC) τcali ≠ fstep Td prpréédiction du signal de physique :diction du signal de physique : point d’injection ≠ étalonnage physique gphysique prédite= gétalonnage* H(t) ajusté à la gphysique τcali forme du signal paramètres libres:paramètres fixés: g physique prédite(s)= g étalonnage(s)
  65. 65. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 65 MMphysiquephysique//MMéétalonnagetalonnage MMphyphyss MMcslicsli A correction for the Mphysique/Métalonnage factor is needed (5-10%)
  66. 66. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 66 LL’’identification des leptonsidentification des leptons ττ
  67. 67. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 67 Efficacité, réjectionEfficacité, réjection nbr vrai τ hadronique eff reconstruction et d’identification = nbr candidat jet τ (reconstruit,identifié jet τ et venant d’un vrai τ hadronique ) facteur réjectionjets QCD = nbr vrai jet partonique (q,g) nbr candidat jet τ (reconstruit,identifié jet τ et venant d’un vrai parton ) eff reconstruction = nbr candidat jet τ (reconstruit et venant d’un vrai τ hadronique ) nbr vrai τ hadronique
  68. 68. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 68 bosons de Higgs d’une extension Supersymetrique du Modèle Standard (MSSM) (A/H, H+) A0/H0 → ττ, H+- → τ+-+ντ signature de processus supersymètrique avec des τ dans l’état final dimensions supplémentaires … nouvelles théories (?) ddéésintsintéégration du(des) bosons degration du(des) bosons de HiggsHiggs :: processus exotiques :processus exotiques : LeptonsLeptons ττ : au: au--dela dudela du ModModèèle Standardle Standard mA (GeV) tanβ
  69. 69. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 69 ττ distributiondistribution ET (MeV)
  70. 70. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 70 TauRecTauRec II
  71. 71. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 71 TauRecTauRec IIII
  72. 72. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 72 Tau1P3P ITau1P3P I
  73. 73. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 73 Tau1P3P IITau1P3P II
  74. 74. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 74 Tau1P3P IIITau1P3P III
  75. 75. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 75 ττ triggerstriggers Possible way of selecting taus with the ATLAS trigger Lepton Trigger trigger with the electron or the muon Hadronic Tau Trigger - LVL1 Tau Trigger ( Calo) use EM (0.2×0.2) and hadronic (0.2×0.2) towers to define a Region of Interest and also for the isolation in the EM (1.2×1.2) and hadronic (1.2×1.2) calorimeter - LVL2 Tau Trigger ( Calo+Tracking) evaluating offline variables : em radius of the cluster, width in energy deposition, isolation fraction, track … - Event Filter based on the default τ-jet reconstruction code τ ν lepton τ ν hadrons PRELIMINARY τ trigger efficiency : still under evaluation
  76. 76. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 76 LVL1 TauLVL1 Tau--TriggerTrigger ‘ Hadronic Cal. EM Cal. 2-Tower EM cluster • A 2x2 tower EM cluster + 2 x 2 hadronic cluster used to ID cand. ROIs • A 2x1/1x2 tower EM clusters added to the energy in the hadronic inner region (shown in red) is compared to a threshold. There are 4 in the ROI the highest ET is taken. • A ring of 12 EM towers surrounding the clusters, which is used for isolation in the EM calorimeters • 12 hadronic towers (behind the EM isolation ring) for isolation in the hadronic calo. Tau trigger at LVL1
  77. 77. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 77 Le ModLe Modèèle Standardle Standard etet le boson de Higgsle boson de Higgs
  78. 78. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 78 SimulationSimulation Génération Simulation rapide Simulation complète Génération des événements : • processus de production • désintégrations successivesgénérateur Monté Carlo : Pythia 6.205 listes des particules qui arrivent au niveau du détecteur (η, φ, E, P) • interaction de chaque particule avec le détecteur (Geant 3) • reconstruction des traces et des amas d’énergie (Athena 7.8.0) • identification des particules • on applique à chaque type de particule l’efficacité d’identification du détecteur • on dégrade l’énergie et la position des particules en fonction de la résolution du détecteur (Atlfast 2.60) listes des particules reconstruites détecteur (η, φ, PT) : électrons, muons, jets de taus, photons, jets analyse d’un canal de physique
  79. 79. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 79 DDééfinitionsfinitions N=∫Ldt×σ×ε L: luminosité (cm-2s-1) nombre de particules/unité de surface qui tient compte de la fréquence de collision, de la densité et de la forme du faisceau par unité de temps σ: section efficace (cm2) proportionnelle à la probabilité que l’interaction ait lieu ε=Naprès/Navant×100(%) ε: efficacité des coupures (en %) sur le Pt, etc … on veut augmenter le rapport Signal (S) sur Bruit (B) (pour le signal) RE : rapport d’embranchement où Г représente la largeur désintégration (Г =1/τ, τ temps de vie) σ(mH)/<mH> ×100(%) résolution de la masse du Higgs(%) R=Navant/Naprès R: facteur de rejection des coupures sur le Pt , etc … il doit être grand de manière à supprimer le bruit de fond (pour le bruit de fond) S/√B RE = Г(H→ττ)/Г(H) Signifiance (en nombre de σ) où S désigne le nombre d’événements de signal et B celui de bruit de fond 3σ = évidence et 5σ = découverte
  80. 80. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 80 Principe d’un générateur MontePrincipe d’un générateur Monte Carlo 1/2Carlo 1/2 gerbe de parton (PS) dans l’état initial et final (comme Pythia,Herwig) éléments de matrice : NLO sous-processus « dur » : désintégration des résonances : ref : LHC Physics Event Generator Torbjon Sjostrand Simulation of High Multiplicity Jet and Lepton Final-States Peter Richardson calcul le résultat à un ordre donné et/ou
  81. 81. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 81 Principe d’un générateurPrincipe d’un générateur Monte Carlo 2/2Monte Carlo 2/2 ISR,FSR ou/et éléments de matrice hadronisation: PYTHIA : modèle de LUND (modèle des cordes) hadronisation: HERWIG : modèle des amas désintégration : hadroniques,τ…
  82. 82. 18 septembre 2006 Fabien Tarrade 82 backgroundbackground irreducible background: Z + jets (EW and QCD) where Z → ττ reducible background : W + jets (EW and QCD) where W → lνl l=e,μ t⎯t → WbWb where one W → lνl l=e,μ,τ and the other W → all a light quark or a b jet could fake a hadronic τ decay and tagging jets could come from either W decay or initial/final state radiation

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