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Test du Modèle du "Petit Higgs" dans ATLAS au LHC & Simulation de la numérisation du calorimètre électromagnétique Matthieu Lechowski LAL Orsay - 18 avril.

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1 Test du Modèle du "Petit Higgs" dans ATLAS au LHC & Simulation de la numérisation du calorimètre électromagnétique Matthieu Lechowski LAL Orsay - 18 avril

2 Plan 1. Le LHC et ATLAS 2. Numérisation et bruit dans le calorimètre électromagnétique 3. Modèle du Petit Higgs 4. Potentiel de découverte du Modèle du Petit Higgs dans ATLAS 2

3 Modèle Standard Particules matière constituée de fermions (= leptons et quarks) classés en 3 familles générées par le mécanisme de Higgs, auquel est associé le boson de Higgs Masses Forces véhiculées par des bosons électrofaible forte Z W : gluons : depuis 1967, le Modèle ne connaît que des succès (tests de précisions et prédictions), mais reste incomplet Bilan 3

4 présentation du LHC et de l'expérience ATLAS calorimètre électromagnétique 1. Le LHC et ATLAS 4

5 Le LHC en bref Large Hadron Collider collisionneur circulaire de 27 km de diamètre en construction au Cern premières collisions en 2007 proton-proton : s=14 TeV 4, 3 km luminosité : cm -2 s cm -2 s -1 - basse : 20fb -1 / an - haute : 100fb -1 / an taux de collisions : 40 MHz 5

6 Le LHC : expériences 4 expériences : et programme ATLASCMS LHCb Alice physique des plasmas quarks-gluons physique du quark b - recherche du boson de Higgs - recherche de la SuperSymétrie - mesures de précision du Modèle Standard - recherche d'autre Nouvelle Physique : extra-dimensions, Petit Higgs, … 6

7 L'expérience ATLAS Z X Y A Toroidal LHC ApparatuS =-ln( tan( /2) ) pseudo- rapidité 7

8 ATLAS : événements et détection 8 PS: E= 26 GeV SPS: E= 450 GeV LHC: E= 7000 GeV Linac: E= GeV Booster: E= 1 GeV

9 ATLAS : événements et détection 9 Déclenchement à 3 niveaux : 40 MHz (LHC) 200 Hz (écriture)

10 succession de couches d'absorbeur et d'Argon liquide couches d'absorbeur (plomb ou cuivre/tungstène) participent au développement d'une gerbe (électromagnétique ou hadronique) les particules de la gerbe ionisent l'Argon liquide les électrons d'ionisation sont collectés par des électrodes et constituent le signal signal triangulaire C alorimètres Calorimétrie à Argon liquide à Argon liquide (1) énergie déposée dans l'Argon énergie déposée dans le calorimètre = fraction d'échantillonnag e temps de dérive des électrons 10

11 C alorimètres à Argon liquide (2) Mise en forme du signal mise en forme du signal dans la chaîne d'électronique courbe bipôlaire - signal plus rapide - intégrale nulle minimise la contribution des événements de biais minimum échantillonnage à chaque croisement de faisceaux toutes les 25 ns 11 5 échantillons

12 C alorimètres Calorimètres d'ATLAS à Argon liquide (3) Electromagnétiques:EMB (Tonneau) EMEC (Bouchon) Hadroniques: HEC FCAL (2 modules) FCAL (1 module) 12 Argon liquide refroidi à 88 K

13 ATLAS : calorimètre Géométrie accordéon électromagnéti que Compartiments et Cellules de lecture électrodes segmentées en 3 compartiments en profondeur: Avant, Milieu, Arrière segmentation de chaque compartiment en cellules projectives + Pré-Echantillonneur placé avant (pour mesurer l'énergie perdue en amont) pour une réponse uniforme en 13

14 ATLAS : calorimètre EMB électromagnéti que EMEC =0 =0.8 =1.4 =2.5 =3.2 =1.4 14

15 ATLAS : calorimètre Granularités électromagnéti que cellules 901 cellules types 15

16 Carte FEB Chaîne d'électroniq ue Préamplificateurs Formeurs Echantillonnage (ADC) Carte ROD système de 3 gammes linéaires ( Haute, Moyenne et Basse : 93/9.3/1 ) Filtrage Optimal Conversion ADC MeV Energi e DAQ électrodes 16

17 bruit d'électronique et bruit d'empilement mesures en testbeam 2002 et 2004 outil d'Athena développé : CaloNoiseTool 2. Numérisation et bruit dans le calorimètre électromagnétique 17

18 Athena Description environnement logiciel d'ATLAS chargé de simuler : - la production d'événements (Pythia, …) - l'interaction des particules avec le détecteur (GEANT 4) - la numérisation des événements simulés reconstruit les événements = identification des particules et détermination de leur énergie-impulsion à partir des dépôts d'énergie dans les sous- détecteurs et des traces 18

19 CaloCel l E (à l'échelle e.m.) Correction s E = f (HV, t°…) (corrections offline petites) Numérisation RawChann el E (à l'échelle e.m.) Digit 5 échantillons ADC Hit E (Argon) Simulatio n Prise de données Ionisation, Signal brut Numérisatio n Filtrage optimal FEBRO D E i = Forme du signal i E Argon ADC' i = E i / [ ADC MeV e.m. ] / [ MeV e.m. MeV Argon ] ADC i = troncation (ADC' i + bruit i + piédestal ) E' = OFC i (ADC i - piédestal) E = [ADC MeV e.m. ] E' ATLAS Athena Données brutes écrites sur disque 19

20 OFC minimiser l'effet du bruit d'électronique et du bruit d'empilement assurer la condition q'un décalage en temps du signal ne doit pas changer les résultats OFC les a k sont les coefficients de filtrage optimal (OFC) calculés au vol par LArOFCTool R=AC total Filtrage optimal S(t)= Ag(t+ ) + bruit(t) = Ag(t) + A g'(t) + bruit(t) échantillons : S k = Ag k + A g' k + bruit k il faut minimiser la variance de U = a k S k 5 k=1 tel que = A A = amplitude du signal g = forme du signal g' = dg/dt = décalage en temps 20

21 Auto-corrélation matrice d'Auto-corrélation du bruit d'électronique entre échantillons voisins en temps = Bruit ADC A |i-j| 2 1A1A2A3A41A1A2A3A4 1A1A2A31A1A2A3 1A1A21A1A2 1A11A1 1 sym. pour une cellule : A1A1 A2A2 A3A3 A4A Auto-corrélation entre échantillons i et i+2, en gamme Haute, pour l'EMB PS Milieu Avant Arrière 21 bruit indépendant du temps

22 Conversion en MeV (TB02) = ADC DAC DAC Volt Volt A A MeV (Argon) MeV (Argon) MeV (e.m.) Facteur ADC MeV = Rampes (gamme) fraction d'échantillonna ge rapport e/mu définie pour les muons 0.75 runs de calibration : réponse linéaire par rapport à un signal injecté constantes par région en (par compartiment) ADC DAC Rampes en gamme Haute, pour le compartiment Arrière de l'EMB pente n°canal 22

23 Bruit en ADC (TB02) EMB bruit des canaux de chaque FEB mesure sur des runs de piédestaux (sans signal) bruit = écart- type gaussien le bruit est constant par FEB, une seule valeur stockée dans la base de données Avant Milieu PS Milieu Avant Arrière changemen t de pré- ampli à = en gamme haute

24 Testbeam 2004 Dispositi f Mesures du bruit sur des runs de piédestaux bruit = écart-type gaussien de la distribution du signal pour chaque canal 24

25 Bruits incohérent et cohérent pour chaque FEB : Somme = somme normale des n échant. échantillons ADC (-1000 = piédestal) des n canaux canaux de la FEB AltSomme = somme alternée ( …) distributions de Somme et AltSomme pour N événements Bruit Incohérent = RMS (AltSomme) / n canaux Bruit Cohérent = RMS 2 (Somme) - RMS 2 (AltSomme) / n canaux caractérise le bruit en absence de corrélation entre les canaux caractérise la corrélation entre les canaux pas toujours défini ! par groupes de 4 canaux : même principe, pour vérifier l'uniformité sur la FEB l'effet des pré-amplificateurs et formeurs qui traitent les canaux par 4 25

26 Bruit en ADC (CTB04) Total Incohéren t Cohérent Valeur du testbeam 2002 stockée dans la base de données (DB) Moyenne sur la FEB Bruit calculé sur la FEB Moyenne des groupes de 4 canaux sur la FEB conclusion : bruit cohérent petit négligeable dans la simulation Avant 26

27 CaloNoiseTool (1) Nécessité de connaître le bruit attendu certains algorithmes de reconstruction doivent éliminer les cellules sans signal en réalisant une coupure sur l'énergie: si E cell. > n bruit, cellule sélectionnée Algorithmes : énergie transverse manquante : sommation de l'énergie transverse des cellules qui contiennent un signal cluster topologique : sélection de cellules autour d'une cellule "chaude" rectangle de taille fixe voir études de physique à la fin 27

28 CaloNoiseTool (2) Description outil fournissant le bruit de chaque cellule de lecture des calorimètres bruit d'électronique et bruit d'empilement bruit attendu calculé en regroupant les étapes de la numérisation et en utilisant les mêmes données E = ADC MeV OFC i ( Bruit i + q i ) i=1 5 élec = ADC MeV Bruit ADC [OFC] [AC él ] [OFC] T + [OFC] [OFC] T Remarque: CaloNoiseTool ne sert pas à ajouter le bruit aux cellules 1) Bruit d'électronique

29 Bruit prédit EMBEME C PS Avant Milieu Arrière ( cellules-type en, symétrie en z et en ) changement de granularité électrode Aélectrode B absorbeurs + minces 29 en gamme haute

30 Comparaison avec TB02 EMB PS Avant Milieu Arrière PS: conventions de poids différentes 30 CaloNoiseToolTB02 (données publiées) en gamme haute

31 Définition du Bruit d'empilement pour chaque croisement de faisceaux, 23 (à haute luminosité) collisions inélastiques se superposent à l'événement de physique intéressant particules de faible énergie, préférentiellement proches du faisceau dépôt d'énergie = perturbation de l'énergie du signal = bruit d'empilement événemen ts de biais minimum = 31 remarque: les croisements de faisceaux voisins perturbent également le signal

32 Evénements de biais minimum Pour chaque cellule: distribution de l'énergie déposée dans l'Argon, dans les événements de biais minimum, en utilisant la symétrie en et z RMS de la distribution ajustement chiffre stocké dans la base de données statistique de événements, mais insuffisant 32

33 CaloNoiseTool (3) 2) Bruit d'empilement empilement = N bm bm g (k) 2 [OFC] [AC total ] [OFC] T 22 k=1 N échantillons nombre d'événements de biais minimum par croisement de faisceaux écart-type de l'énergie dans un événement de biais minimum forme du signal 33

34 Bruit d'empilement EMB PS Avant Milieu Arrière Haute luminosité 34

35 Auto-corrélation Auto-corrélation totale calculée par LArAutoCorrTotalTool : totale électroniq ue empilem ent N bm = 23 à haute luminosité avec auto-corrélation modifiée OFC modifiés bruit d'électronique prédit modifié 35

36 Bruit d'électronique Sans luminosité modifié Haute luminosité EMB PS Avant Milieu Arrière les OFC ne sont plus optimaux pour le bruit d'électronique seul le bruit augmente 36 en gamme haute

37 Bruit total Sans luminosité Haute luminosité PS Avant Milieu Arrière EMB 37 en gamme haute

38 Données et outils OFC énergie OFC temps Rampes Auto- corrélation A MeV Volt A DAC Volt Forme du Signal Dérivée de la Forme du Signal Ecart-type du Bruit d'électronique Ecart-type du Bruit d'empilement Ecart-type des Piédestaux Fraction d'échantillonnage rapport e/ ADC MeV Argon LArOFCTool LArAutoCorrTotalTo ol LArADC2MeVTo ol CaloNoiseT ool Simulation Données 38 Auto-corrélation totale

39 Bruit dans les clusters (1) cluster 3 5 dans le calorimètre électromagnétique pour 0 < < 2.5 photons simples de E T =60 GeV bruit attendu (prédit par CaloNoiseTool), compte tenu du nombre de cellules et des gammes N cellules en PS 31 ou 2 Avant 241 ou 2 Milieu 35 Arrière 25 Nombre de cellules 39

40 Bruit dans les Sans luminosité clusters (2) structure en bandes: - nombre de cellules variable - cellules en gamme Moyenne Cluster Milieu PS Avant Arrière 40 bruit transverse en MeV

41 Bruit dans les Haute luminosité clusters (3) bruit transverse peu dépendant de Cluster Milieu PS Avant Arrière 41 résolution en énergie pour E T ~60 GeV

42 Modèle Standard Modèle du Petit Higgs bosons de jauge lourds désintégrations caractéristiques 3. Modèle du Petit Higgs 42

43 générées par le mécanisme de Higgs, auquel est associé le boson de Higgs Modèle Standard Particules matière : fermions Forces forces : véhiculées par des bosons - électrofaible - forte SU(2) L U(1) Y SU(3) Masses ( Z W ) 43

44 Boson de Higgs DésintégrationsProduction Masse - paramètre libre du Modèle - contraintes théoriques et expérimentales (LEP) 114 (95%CL) < M(H) < 280 GeV/c 2 (95%CL) particule non encore observée masses choisies pour cette analyse 44 BR (fb)

45 Au-delà du Modèle Pourquoi chercher au-delà ? Standard brisure de la symétrie électrofaible mal comprise le réglage fin pour ne pas faire diverger la masse du Higgs semble peu naturel beaucoup de paramètres libres (masses, couplages, … 18 au total) Ordre 0 Boucle s to p boso ns de jauge Higg s réglage fin Modèles candidats - Petit Higgs - Supersymétrie - … 45

46 Quark top lourd Modèle du Les idées Petit Higgs (1) Supersymétr ie boson s fermion s nouveaux bosons nouveaux fermions annulation s nouveau quark t nouveaux bosons boson s quark t annulation s Divergences quadratiques pseudo- bosons de Goldstone masse "légère" bosons de Goldston e sans masse Champs et symétries Petit Higgs NB : H du Modèle Standard est conservé avec les mêmes propriétés (BR …) Higgs lourds T Bosons de jauge lourds Z H W H A H brisure de symétrie symétrie globale SU(2) L U(1) Y symétrie locale SU(5) échelle de Planck brisure de symétrie électrofaibl e SO(5) échelle électrofaible Nouvelles particules 46

47 Modèle du Remarques: Petit Higgs (2) Modèle du "plus petit Higgs" (Littlest Higgs) modèle effectif jusqu'à =10 TeV n'exclut pas la Supersymétrie (ou un autre modèle) au- delà modèle compatible avec les contraintes expérimentales si les nouvelles particules sont plus grandes que le TeV 47

48 Nouveaux bosons … de jauge Désintégrations (Z H ) Production (Z H ) Masses cot est un paramètre du Modèle ( équivalent à W pour W H et Z H ) (W H ) = 2 (Z H ) BR(W H WH) = BR(Z H ZH) dégénérescence 48 BR(Z H ll) = 12% BR(Z H ) = 12% BR(Z H ZH) = 4. 5% BR(Z H qq) = 71. 5% (à cot =0.5)

49 Désintégrations Dépendance de.BR(Z H ZH) en cot caractéristiques Z H Z H W H si un Z' et un W' sont découverts par une désintégration leptonique (voir après), permettent de dire s'ils sont dans le cadre du Modèle du Petit Higgs ou non 0. 5 dans la suite ni trop optimiste, ni trop pessimiste facteur d'échell e cot 49

50 Simulation rapide Pourquoi une simulation rapide ? la simulation complète est longue à exécuter (20 min./évt) difficile de l'utiliser sur une grande statistique Principe ATLFAST ATLFAST part de la vérité (Monte-Carlo) puis il altère les données des particules en fonction des performances des sous- détecteurs direction et énergie % d'identification, résolution en énergie, … évaluées en testbeam et en simulation complète une simulation rapide permet de vérifier rapidement la faisabilité d'une étude avant de la confirmer en simulation complète 50

51 études effectuées en simulation rapide en collaboration avec 2 physiciens de Valence (Espagne) au sein du groupe "Little Higgs" d'ATLAS 4. Potentiel de découverte du Modèle du Petit Higgs 51

52 Hypothèses (1) Higgs découvert, et masse connue signification statistique à 30 fb -1 (18mois à basse luminosité) 52 5 (seuil de découverte) contribution du canal H non négligeable =

53 Hypothèses (2) Z H et W H découverts, et masses connues désintégration leptonique Z H ee L.dt = 300 fb -1 53

54 Canaux étudiés Masse du Higgs et choix des états finals M H = 120 GeV H Z/W quarks Z H Z H W H 54 M H = 200 GeV H ZZ / H WW Z/W : - 2 désintégrations leptoniques (sans ) - 1 désintégration en quarks pour un Z/W du Higgs

55 - masses dégénérées - pas une résolution suffisante pour distinguer Z et W en quarks M H = 120 GeV Signal ZHZHZHZH Z Hqq + 1 ou 2 jets WHWHWHWH W H q q 1 ou 2 jets M (Z H ).BR (fb) M (W H ).BR (fb) M H = 120 GeV signaux indiscernables traités ensemble 55

56 Bruits de fond Higgs inclusif :.BR(fb) = 1.92 généré avec Pythia pour p T (H) > 200 GeV Diphox ( générateur NLO ) M H = 120 GeV généré pour 115 < M(H) < 125 GeV 30 millions d'événements 56 inclusif :

57 Reconstruction Jets j j j j j Paire de Photons M M H Paires de Jets jj M jj M Z pTpT jj p T max p T (jj)>200 j p T max sinon Z H /W H ( 20 GeV) ( 15 GeV) 57

58 Coupures Coupures standard | |<2.5 (acceptance du Calorimètre) p T > 25 GeV et p T 1 ou 2 > 40 GeV identification des 2 (80%×80%) (simulation rapide) recherche du Higgs Coupures sur les particules reconstruites fit gaussien de M H coupure à 2 fit gaussien de M Z H /W H coupure à 2 p T > p T min (M Z H /W H ) 58

59 Optimisation de la reconstruction toujours 2 jets toujours 1 jet méthode mixte pics décalés et élargis événements mal reconstruits 20 % des cas à 1 TeV 60 % des cas à 2 TeV 1 TeV 59

60 Résultats (1) Signal Z H 33.0 Signal W H 64.2 Bruit H8.2 Bruit 4.5 Sign. stat TeV p T ( ) > 400 GeV L.dt = 300 fb -1 équivalent à S/ B avec une loi de Poisson nombres d'événeme nts ( 3 ans à haute luminosité ) Evénements / 40 GeV / 300 fb - 1 S = 49% B H = 4.2% B = 9.4% 60

61 Résultats (2) Signal Z H 1.8 Signal W H 3.6 Bruit H0.7 Bruit 0.3 Sign. stat.3.0 Signal Z H 6.3 Signal W H 12.7 Bruit H2.3 Bruit 1.0 Sign. stat TeV 2 TeV p T ( ) > 500 GeV p T ( ) > 700 GeV L.dt = 300 fb -1 Evénements / 40 GeV / 300 fb - 1 S = 48% B H = 0.6% B = 6.1% S = 52% B H = 0.03% B = 6.5% 61

62 Reconstruction Principe inclusive (1) le Z/W peut aussi aller en leptons (l et ) BR: 70% 100% on ne cherche pas à reconstruire le Z H /W H Conséquences davantage d'événements de signal davantage d'événements de bruit de fond (car moins contraints) on cherche un excès de Higgs à grande impulsion transverse + ZHZHZHZH Z H ? WHWHWHWH W H ? 62

63 Reconstruction inclusive (2) Signal Z H 53.5 Signal W H Bruit H30.6 Bruit 16.7 Sign. stat TeV p T ( ) > 400 GeV L.dt = 300 fb -1 ( 16.6 ) avec Z/W qq meilleure signification statistique + incertitudes de Pythia à grand p T mais moins satisfaisant qu'un pic de masse sur un fond continu Evénements / 20 GeV / 300 fb

64 Reconstruction inclusive (3) Signal Z H 9.9 Signal W H 19.8 Bruit H8.2 Bruit 3.6 Sign. stat.8.7 Signal Z H 2.9 Signal W H 5.8 Bruit H2.7 Bruit 0.7 Sign. stat TeV 2 TeV p T ( ) > 550 GeV p T ( ) > 700 GeV L.dt = 300 fb -1 ( 6.6 ) ( 3.0 ) Evénements / 20 GeV / 300 fb

65 Espace des Extrapolation pour tout cot et toute masse de Z H /W H paramètres L.dt = 300 fb -1 Exclu théoriquement lorsque M H =120 GeV 65 European Physics Journal, C 39 (2005) 13-24

66 Extrapolation A H est très dépendant du Modèle ( ') pour A H L.dt = 300 fb -1 Extrapolation: - A H Z H Z H Z H section efficace et rapports d'embranchement difficilement prédictibles limite supérieure sur.BR(A H Z H) A H = lourd - Z H et W H suffisamment éloignés en masse de A H pour ne pas constituer un bruit de fond BR tan ' 66 M(A H ) zone exclue à 90%CL en cas de non observation

67 M H = 200 GeV Signal ZHZHZHZH Z Z Z Hll l q q l 1 ou 2 jets Bruits de fond M (Z H ).BR (fb) BR (fb) tt l b ( l) l b ( l) 3376 ZZ llll 70.5 H ZZ llll 46.8 f H f llll 5.7 qq H qq llll 2.8 W H qq ZZ qq llll 1.3 Z H ll ZZ ll qqll 0.2 tt H l b l b ZZ (llqq) 0.2 M H = 200 GeV 1 er canal - - mélange des leptons et des jets l = e ou 67

68 Représentatio n 1 TeV ZHZHZHZH Z Z Z Hl l lq ql 1 ou 2 jets 200 GeV d'événement (avec Atlantis) 2 éléctrons 2 muons jet(s) 68 2 e 2 jet(s)

69 E = somme des énergies des cellules incluses dans un cône d'ouverture R autour d'un lepton-candidat si E < E seuil, lepton validé e - et ont chacun R et E seuil Isolation Processus d'isolation dans ATLFAST Relâchement des critères d'isolation pour les leptons R diminué E seuil augmenté Enjeu des canaux séparer les leptons des jets (isolation difficile à grande impulsion transverse) R = optimisation sur le nombre de leptons détectés 69

70 Paires de Jets jj M jj M Z ( 15 GeV) Paires de Leptons ll M ll M Z ( 5 GeV) H H Higgs H H M H 200 H H ( 30 GeV) Reconstruction Jets j j j j j pTpT ZHZH p T max p T min (car désintégration secondaire) p T max Condition initiale nécessaire: avoir 4 leptons 70

71 Coupures Coupures standard | l |<2.5 (acceptance du Calorimètre) 1 lepton avec p T > 30 GeV ou 2 leptons avec p T > 20 GeV identification des leptons : 90% en moyenne (simulation rapide) recherche du Higgs Coupures sur les particules reconstruites fit gaussien de M H coupure à 2 fit gaussien de M Z H coupure à 2 p T (H) > 100 GeV p T (jj/j) > 50 GeV ( 1 TeV ) 71

72 Résultats Signal17.91 Bruit Sign. stat.5.67 Signal2.86 Bruit Sign. stat.2.16 Signal0.41 Bruit Sign. stat.indéf. 1 TeV 1.5 TeV 2 TeV L.dt = 300 fb - 1 problème de statistique pour le bruit de fond ajustement S = 25% B <1% S = 20% B <0.1% S = 13% B <0.0.1% 72

73 M H = 200 GeV Signal 1 ou 2 jets ZHZHZHZH Z W Hll q q l W M (Z H ).BR (fb) Bruits de fond M H = 200 GeV 2 ème canal.BR (fb) tt l b ( l) l b ( l) 3376 WZ l ll ZZ llll 70.5 H ZZ llll 46.8 f H f llll 5.7 qq H qq llll 2.8 Z H ll WW ll qql 2.0 W H qq ZZ qq llll 1.3 Z H ll ZZ ll qqll 0.2 tt H l b l b ZZ (llqq)

74 Neutrino … W l équation du 2 nd degré solution déterminé pas de solution hypothèse supplémentaire : P l // P v énergie transverse manquante inconnu e 74

75 Résultats Signal Bruit Sign. stat Signal30.64 Bruit Sign. stat.9.18 Signal4.32 Bruit Sign. stat TeV 2 TeV 1.5 TeV L.dt = 300 fb - 1 S = 30% B <1% S = 24% B <1% S = 16% B <0.1% 75

76 M H = 200 GeV Signal 1 ou 2 jets WHWHWHWH W Z Z Hll l q q M (W H ).BR (fb) Bruits de fond M H = 200 GeV 3 ème canal.BR (fb) tt l b ( l) l b ( l) 3376 WZ l ll ZZ llll 70.5 H ZZ llll 46.8 f H f llll 5.7 qq H qq llll 2.8 Z H ll WW ll qql 2.0 W H qq ZZ qq llll 1.3 Z H ll ZZ ll qqll 0.2 tt H l b l b ZZ (llqq)

77 Résultats Signal92.40 Bruit Sign. stat Signal15.59 Bruit Sign. stat.7.93 Signal2.36 Bruit Sign. stat TeV 2 TeV 1.5 TeV L.dt = 300 fb - 1 S = 21% B <1% S = 16% B <1% S = 10% B <1% 77

78 Espace des Extrapolation pour tout cot et toute masse de Z H /W H paramètres L.dt = 300 fb -1 mais M(Z H /W H ) < 6 TeV large espace non- couvert 78

79 Reconstructio n complète (1) Présentation Jobs et Temps CPU effectuée au centre de calcul de l'IN2P3 (Lyon) : avec la version d'Athena (version préconisée, mais pas prête à temps) avec les paramètres préconisés pour les études de physique du 5 ème "ATLAS Physics Workshop" de Rome en juin événements générés par canal et par masse pas de bruit de fond généré (car demande trop de statistique) Nombre de jobs Temps CPU Simulation heures Numérisation heures Reconstructio n heures Total heures 79

80 Reconstructio n complète (2) Signal à M H =120 GeV ATLFAST Complète Z H /W H Z/W H qq 1 TeV estimation de la significatio n statistique x eff. x résol. Efficacité31.6 % Résolution en masse (GeV) 48 Sign. stat.16.6 Efficacité14.3 % Résolution en masse (GeV) 36 Sign. stat

81 Reconstructio n complète (3) Signal 3 à M H =200 GeV ATLFAST Complète W H W H l qq ll 1 TeV Efficacité15.0 % Résolution en masse (GeV) 46 Sign. stat.18.6 Efficacité13.9 % Résolution en masse (GeV) 99 Sign. stat résolution dégradée par la proximité des leptons et des jets algorithmes de reconstruction des jets à améliorer dans Athena

82 Simulation de la numérisation et du bruit dans le calorimètre électromagnétique chaîne de numérisation et bases de données utilisées de manière standard depuis l'été 2003 outil CaloNoiseTool utilisé dans la reconstruction de manière standard depuis 2004 Conclusion Canaux caractéristiques du Modèle du Petit Higgs observables dans ATLAS après 3 ans à haute luminosité - pour des masses de Z H et W H inférieures à 2 TeV - pour cot 1 -) 82

83 Bruit en ADC Pré-Echantillonneur (CTB04) Total Incohéren t Cohérent 83

84 Bruit en ADC Avant (CTB04) Total Incohéren t Cohérent 84

85 Bruit en ADC Milieu (CTB04) Total Incohéren t Cohérent 85

86 Bruit en ADC Arrière (CTB04) Total Incohéren t Cohérent 86

87 1 er canal Signal ZHZHZHZH Z Hqq WHWHWHWH W Hqq + 1 ou 2 jets M (Z H ).BR (fb) M (W H ).BR (fb) M H = 120 GeV 87

88 Résultats Signal Z H 33.0 Signal W H 64.2 Bruit H8.2 Bruit 4.5 Sign. stat.16.6 Signal Z H 73.3 Signal W H Bruit H20.2 Bruit 15.1 Sign. stat GeV 1 TeV p T ( ) > 300 GeV p T ( ) > 400 GeV L.dt = 300 fb -1 88

89 Reconstruction inclusive Signal Z H Signal W H Bruit H81.8 Bruit 61.3 Sign. stat.29.8 Signal Z H 53.5 Signal W H Bruit H30.6 Bruit 16.7 Sign. stat GeV 1 TeV p T ( ) > 400 GeV p T ( ) > 300 GeV L.dt = 300 fb -1 ( 23.4 ) ( 16.6 ) 89

90 Reconstructio n complète (4) Signal 1 à M H =200 GeV ATLFAST Complète Efficacité16.7 % Résolution en masse (GeV) 34 Sign. stat.5.7 Z H Z H ll qq ll 1 TeV Efficacité15.0 % Résolution en masse (GeV) 77 Sign. stat

91 Reconstructio n complète (5) Signal 2 à M H =200 GeV ATLFAST Complète Z H Z H ll qq l 1 TeV Efficacité21.7 % Résolution en masse (GeV) 42 Sign. stat.23.4 Efficacité10.8 % Résolution en masse (GeV) 62 Sign. stat

92 Autres analyses (1) Quark top lourd T L.dt = 300 fb -1 Higgs lourd ++ Signal: T Wb Bruit de fond: tt, t, Wbb observable à 5 si M T < 2 TeV ( 1 = 2 ) M T = 1 TeV ( 1 = 2 ) Signal: dd uu ++ uuW + (l + ) W + (l + ) Bruit de fond: qqW + (l + )W + (l + ), … observable à 5 si v' > 29 GeV 92


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