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Damien Prieur - LAPP - JJC 20031 A T L A S ________________________________________________________________________________________ Reconstruction de photons.

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1 Damien Prieur - LAPP - JJC A T L A S ________________________________________________________________________________________ Reconstruction de photons non pointants dans le cadre de modèles SUSY GMSB Sous la direction de Mme Isabelle Wingerter-Seez

2 Damien Prieur - LAPP - JJC Gauge Mediated Supersymmetry Breaking (GMSB) NLSP : neutralino neutralino : G stau stau : + G slepton slepton : l R l + G ~ ~ ~ ~ ~ ~ La longueur de désintégration de la NLSP peut être macroscopique ( m km ) La mesure du temps de vie de la NLSP permet de determiner F ½ Le gravitino G acquiert sa masse par interaction gravitationnelle. é G plus léger que toute autres particules du MSSM ( LSP, m G << 1 GeV ). G est la seule particule SUSY stable ~ ~ ~ Secteur visible SM + SUSY SM + SUSY Secteur des messagers dinteraction Secteur caché SUSY SUSY M F½F½

3 Damien Prieur - LAPP - JJC Gauge Mediated Supersymmetry Breaking (GMSB) résolution angulaire direction de la cascade électromagnétique Une bonne résolution angulaire est nécessaire pour reconstruire la direction de la cascade électromagnétique 0 1 Influence des performances du calorimètre électromagnétique sur la mesure du temps de vie du 0 1 ? Pour reconstruire le vertex de désintégration: La direction du photon Son temps darrivé Neutralino NLSP scénario Topologies des évènements : E T non pointants provenant de vertex décalés Photons non pointants provenant de vertex décalés ~ G ~ ECAL IP ~

4 Damien Prieur - LAPP - JJC Le détecteur ATLAS Les calorimètres Electromagnétique Hadronique Solénoïde 2T

5 Damien Prieur - LAPP - JJC La calorimétrie Partie Tonneau Parties Bouchons Calorimètre électromagnétique tonneau Cryostat Calorimètre hadronique tonneau Calorimètre hadronique étendu Calorimètre électromagnétique bouchon Calorimètre hadronique bouchon Cryostat Calorimètre électromagnétique tonneau Z Système de coordonnées cylindrique

6 Damien Prieur - LAPP - JJC Le calorimètre électromagnétique Electrode de lecture Compartiment avant Compartiment milieu Compartiment arrière =0 =0.8 =1.4 Pied de gerbe r

7 Damien Prieur - LAPP - JJC Reconstruction de la direction des photons Comp. 2 Comp. 1 Z r 0 gen Cascade EM 60 GeV 60 GeV gen Angle généré: gen

8 Damien Prieur - LAPP - JJC Reconstruction de la direction des photons Comp. 2 Comp. 1 Z r 0 Reconstruction du barycentre en : 1 2 position dans chaque compartiment : 1, rec Direction de la cascade: rec rec gen Angle généré: gen 1 2 Paramétrisation de la profondeur de la cascade: R 1 ( 1 ), R 2 ( 2 ) 2 R 2 ( 2 ) 1 R 1 ( 1 )

9 Damien Prieur - LAPP - JJC photons p T : 60 GeV : Vertex de génération: point dinteraction dATLAS Dispersion sur la position du vertex Z r 5.6 cm 15 m LHC typical IP ( ) Résolution angulaire - Photons pointants 60 pointing resolution Simulation complète du détecteur (Geant3) Reconstruction sans bruit électronique, sans effets dempilements

10 Damien Prieur - LAPP - JJC gen rec cluster Z r 0 ECAL barrel layer 2 layer 1 EM shower rec photons p T : 60 GeV : Décalage du vertex de génération de 0 cm a 250 cm le long de laxe Z Pas de dispersion sur la position du vertex Génération de photons non pointants Simulation complète du détecteur (Geant3) Reconstruction sans bruit électronique, sans effets dempilements

11 Damien Prieur - LAPP - JJC Z gen =60 cm Z gen =10 cm Z gen =20 cm Z gen =30 cm Z gen =50 cm Z gen =0 cm Z gen =100 cm Z gen =40 cm Z gen =70 cm Z gen =80 cm Z gen =90 cm Z gen =150 cm Z gen =200 cm Z gen =250 cm Cluster Cluster gen - rec (rad) gen - rec (rad) Reconstruction standard Clusters 3x3 Résolution sur la mesure de la direction

12 Damien Prieur - LAPP - JJC La résolution se dégrade rapidement lorsque Z augmente Effets systématiques dans la reconstruction: Correction de S-shape Taille des clusters Résolution sur la mesure de la direction Reconstruction du barycentre Paramétrisation de la profondeur de la gerbe

13 Damien Prieur - LAPP - JJC Z=50 cm Comp. 2 Comp. 1 PS Comp.3 Z=0 cm Quelques événements... Gerbe plus étendue, dissymétrique Cluster 5x3 nécessaire

14 Damien Prieur - LAPP - JJC Z gen =0 cm Z gen =10 cm Z gen =20 cm Z gen =30 cm Z gen =40 cm Z gen =50 cm Z gen =60 cm Z gen =70 cm Z gen =80 cm Z gen =90 cm Z gen =100 cm Z gen =150 cm Pas de correction de S-shape Clusters 5x3 2 clus53 2 clus53 2 est. - 2 clus53 2 est. - 2 clus Reconstruction de la position dans le compartiment 2 S-shape

15 Damien Prieur - LAPP - JJC Correction de la position Cascade layer 1 layer 1 layer2 layer2 Reconstruction Z vertex Corrections layer1 layer1 layer2 layer2 Fit polynôme dordre 4 Fit du décalage systématique par polynôme dordre 4 Interpolation des paramètres du fit en fonction de Z Utilisation dun algorithme itératif utilisant la paramétrisation précédente pour corriger la position reconstruite Convergence en 3 itérations

16 Damien Prieur - LAPP - JJC Z gen =0 cm Z gen =10 cm Z gen =20 cm Z gen =30 cm Z gen =40 cm Z gen =50 cm Z gen =60 cm Z gen =70 cm Z gen =80 cm Z gen =90 cm Z gen =100 cm Z gen =150 cm Cluster 5x3 + corrections 2 est. - 2 clus53 2 est. - 2 clus Basic iterative correction algorithm using previous parametrisation Correct rather well layer 2 position up to 100 cm Correction de la position

17 Damien Prieur - LAPP - JJC La reconstruction standard donne de meilleurs résultats jusqua 30 cm Au delà, les corrections spécifiques au photons pointants ne sont plus valides et contribuent à dégrader la résolution Lutilisation dun algorithme de correction et de clusters 5x3 permet daméliorer la résolution. Résolution angulaire Résolution sur la position du vertexRésolution angulaire

18 Damien Prieur - LAPP - JJC nest plus valide pour des photons non pointants Donne lieu à des décalages systématiques lors de la reconstruction des positions 1 / 2 Un algorithme de correction spécifique permet daméliorer la résolution Leffet de S-shape domine à petit Z, à corriger… La suite : La résolution obtenue semble acceptable pour le canal de désintégration GMSB étudié ( étude complète en cours / simulation rapide du détecteur ) Etude des profils transversaux de gerbes et de leur dissymétrie Tests en faisceaux - printemps 2004 Résumé

19 Damien Prieur - LAPP - JJC Caractéristique du détecteur Longueur: 44 m, Diamètre: 22 m Poids: 7000 t Le détecteur ATLAS Détecteurs internes Détecteur a pixel Semi-Conductor Tracker (SCT) Transition Radiation Tracker (TRT) Les calorimètres Electromagnétique Hadronique Solénoïde 2T Spectromètre à muons Monitored Drift Tubes (MDT) Cathode Strips Chambers (CSC) Resistive Plate Chambers (RPC) Thin Gap Chambers (TGC) 8 aimants toroïdaux Point dinteraction des faisceaux


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