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Physique ATLAS France, session egamma 28 mars 2006 1 Electrons de bas p T et dans les jets Frédéric Derue Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes.

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1 Physique ATLAS France, session egamma 28 mars Electrons de bas p T et dans les jets Frédéric Derue Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Energies de Paris, IN 2 P 3 -CNRS; Université Pierre et Marie Curie-Paris6; Université Denis Diderot-Paris7 motivations algorithme performances étiquetage des jets de b (voir présentation de Henri) reconstruction du J/ utilisation avec les données CTB comparaison softe/egamma une remarque finale conclusion Travail effectué principalement par F. Derue, A. Kaczmarska (LPNHE) J. Cochran (Iowa SU) Une aide toujours importante de D. Zerwas (LAL)

2 Physique ATLAS France, session egamma 28 mars électrons dans les jets désintégrations semi-leptoniques de hadrons B (be), en cascades (bce), en avec cascade b e étiquetage des jets de b avec des électrons mous électrons de bas p T : J/ e + e - physique du B intercalibration in-situ à basse énergie du calorimètre électromagnétique comparaison egamma / softe gagner en efficacité là où egamma ne lest pas (vers quel p T, le crack ?) minimiser les doublons motivations

3 Physique ATLAS France, session egamma 28 mars Lalgorithme utilise une trace comme graine de départ. Cette trace est extrapolée jusque le 2 nd compartiment du LArEM. Autour de ce point un cluster 5*5 est construit. NB: seules les traces de bonne qualité (coupures standard) sont utilisées. Les variables décrivant la forme de la gerbe sont calculées par rapport à la cellule la plus chaude trouvée dans une petite fenêtre (~3 cellules en eta) autour de lextrapolation. Dans le 1 er compartiment on se réfère à la position extrapolée …. les variables de forme de gerbe ont le même sens que pour egamma mais la valeur peut être un peu différente les variables discriminantes utilisées sont différentes de egamma Entre DC1 et Rome lalgorithme na pas changé (~première implémentation) Entre Rome et CSC la partie identification est identique, la partie de clusterisation a été modifiée/simplifiée. Lalgorithme était optimisé pour létiquetage des jets de b. Le travail de ces derniers mois vise à le rendre plus facilement utilisable comme source de nouveaux candidats électrons à basse énergie et plus facilement comparable à lalgorithme standard. algorithme

4 Physique ATLAS France, session egamma 28 mars fraction de TR hits différence en entre la gerbe et le point dimpact ~E(3*7)/E(7*7) E1/E largeur dans le 1 er compar- timent E/p paramètre dimpact transverse E3/E pions electrons On notera que le calorimètre hadronique nest pas utilisé, car il a une trop grosse granularité Des variables a priori importantes de lidentification standard ne sont pas là (structure fine de la gerbe dans les strips etc…) : peut être important.. mais pas urgent variables discriminantes

5 Physique ATLAS France, session egamma 28 mars e-id (J/ )= 80% R (bb X)= 1050 ± 50 Efficacité d'identification des électrons Pion rejection J/ permet d'obtenir un rapport S/B ~2 après sélection dans une fenetre de masse et fit sur un vertex des paires préalable à l'utilisation des soft-électrons pour faire de l'étiquetage des jets de b WH (H bb) ttH (H bb) e-id (WH 120 )= 80% R (WH)= 245 ± 17 résultats DC1 issus de ATL-PHYS-PUB et ATL-PHYS-PUB e-id (ttH)= 80% R (ttH)= 208 ± 11 Les performances obtenues avec les données Rome sur le WH sont similaires et sont obtenues aussi bien au niveau CBNT que AOD performances

6 Physique ATLAS France, session egamma 28 mars e-id (WH 120 )= 80% R (u-jets)= 561 ± 35 Efficacité d'identification des électrons Pion rejection La différence de performances est due au paramètre dimpact transverse WH (H uu) WH (H bb) e-id (WH 120 )= 80% R (c-jets)= 508± 54 résultats DC1 issus de ATL-PHYS-PUB résultats DC1 issus de ATL-PHYS-PUB et ATL-PHYS-PUB e-id (WH 120 )= 80% R (b-jets)= 245±17 Le lot de données à partir duquel les PDFs sont créés va influencer les performances Il est difficile de trouver des PDFs universelles (p T,, densité du jet) WH (H cc) performances suivant le type de jet

7 Physique ATLAS France, session egamma 28 mars e-id (WH 120 )= 80% R (pas de pile-up)= 561 ± 35 Efficacité d'identification des électrons Pion rejection La différence de performances est due au TRT WH (H uu) e-id (WH 120 )= 80% R (basse lumi)= 420± 21 résultats DC1 issus de ATL-PHYS-PUB et ATL-PHYS-PUB e-id (WH 120 )= 80% R (high lumi)= 133±5 La variable issue du TRT, la plus discriminante de lalgorithme, est aussi la plus sensible au pile-up WH (H uu) basse lumihaute lumi performances suivant la luminosité

8 Physique ATLAS France, session egamma 28 mars e-id (WH 120 )= 80% R (NN)= 1245 ± 114 Efficacité d'identification des électrons Pion rejection le lot de bruit de fond utilisé pour entrainer le NN est dominé par des Huu. le NN est donc optimisé pour ce lot …. WH (H uu) e-id (WH 120 )= 80% R (likelihood)= 561± 35 résultats DC1 issus de ATL-PHYS-PUB et ATL-PHYS-PUB pour le lot Hcc le gain est denviron 70% pour le lot Hbb le gain est denviron 10% sauf à haute lumi (~40%) On compare ici les performances obtenues avec un maximum de vraissemblance et un réseau de neurones performances suivant la méthode statistique Une identification basée sur des coupures va être mise en œuvre. Plus simple dutili- sation la réjection obtenue est nettement moins bonne car les variables sont corrélées Le NN est intéressant mais à manier avec précautions au début car il est très dépendant du lot de données

9 Physique ATLAS France, session egamma 28 mars e-id (WH 120 uu)= 80% R (DC1)= 561 ± 35 R (Rome) = 654 ± 68 Efficacité d'identification des électrons Pion rejection de petits changements sur la création des PDFs expliquent les différences ex: dans Rome il ny a plus de candidats avec E/p<0.7 WH (H bb) DC1 WH (H bb) Rome e-id (WH 120 bb)= 80% R (DC1)= 245 ± 17 R (Rome) = 223 ± 11 On compare ici les résultats DC1 (rec=7.8.0) et Rome (rec=11.0.3) résultats DC1 issus de ATL-PHYS-PUB et ATL-PHYS-PUB Les performances peuvent être améliorées en optimisant les PDFs par intervalle de (il faut pas mal de stat) et en p T (il faut beaucoup de stat !) performances DC1 vs Rome WH (H uu) DC1 WH (H uu) Rome

10 Physique ATLAS France, session egamma 28 mars application aux J/ (détecteur interne) (MeV) L MeV R (MeV) DC ± ± ±1.3 Rome -46.4± ± ±2.8 Les résultats ID sont en accord avec des analyses du groupe de physique du B, mais utilise une vraie identification des électrons. Dans les études DC1 il y avait 10 fois plus de stat + du bruit de fond La reconstruction des J/ est basée sur lidentification des soft-électrons, une paire de candidats (paramètres ajustés à un même vertex ….). Dans DC1 les études ont été faites dans des kumacs privées. Pour Rome une classe danalyse AOD Jpsiee.cxx vient dêtre incorporée à BphysExamples dans (bonne version attendue pour ) DC1 Rome les corrections de Bremsstrahlung ne sont pas prises en compte

11 Physique ATLAS France, session egamma 28 mars application aux J/ (avec le LArEM) (MeV) L MeV R (MeV) DC1 28.0± ± ±4.1 Rome 88.6± ± ±16.2 Il y a un décalage dans la position reconstruite du pic, déjà présent dans DC1 et qui sest aggravé dans les résultats Rome. Pour reconstruire la masse invariante on utilise le détecteur interne pour la direction en eta et le LArEM pour lénergie. DC1 Rome

12 Physique ATLAS France, session egamma 28 mars reconstruction de l'énergie Pour les études CSC (y compris la calibration) il devient urgent de travailler – vraiment – sur les corrections dénergie … à basse énergie Dans les études DC1 les corrections sur lénergie nétaient pas appliquées dans ATHENA. Certaines ont été ajoutées dans les kumacs privées. Pour les études Rome, depuis les versions 11.0.X les corrections longitudinal weights + out of cone sont appliquées dans ATHENA. Mais elles ont été optimisées à plus haute énergie (~50 GeV) électrons E=25 GeV électrons de J/ ~ 1.05 ~ 0.98

13 Physique ATLAS France, session egamma 28 mars application au test en faisceau combiné 2004 Lalgorithme a aussi été testé avec les données du test en faisceau combiné 2004 Les résultats montrés ici concernent des données électrons de 9 GeV Efficacité d'identification des électrons Efficacité d'identification des pions Utilisation seule du TRT Algorithme « soft électrons » Lalgorithme (via lutilisation du LArEM) permet une nette amélio- ration des performances par rapport à lutilisation seule du TRT Les comparaisons data/MC ont été faites par dautres groupes avec des Simulations soit du seul détecteur Interne, soit du seul LArEM Les résultats du groupe CERN qui regarde les performances du TRT diffèrent de nos résultats denviron 30% sur leff (pion) …. Les premières analyses ont montré que la création du cluster – suite à lextrapolation de la trace – était trop sensible au désalignement calo-ID. La partie clusterisation de lalgorithme a été simplifiée pour plus de robustesse.

14 Physique ATLAS France, session egamma 28 mars Utilisation dévénements top en dileptons. Environ 3500 événements ont été reconstruits avec la version ce qui donne ~3000 électrons issus dun W La normalisation est le nombre de vrais électrons. NB: dhabitude p our egamma la normalisation est le nombre de vrais électrons donnant une trace, pour softe cest le nombre délectrons donnant une trace de bonne qualité plus un nombre suffisants de coups dans le TRT egamma (1875 candidats) softe (1948 candidats) spectre en p T des électrons (id-électrons) p T (MeV) La comparaison nest pas si simple que ca… Mis à part le gain pour p T <20 GeV (pour peu délectrons), cest surtout la comparaison à grand p T dont il faudrait sassurer Lefficacité nest pas vraiment plate ni en ni en p T … à investiguer … comparaison egamma/softe : application au tt

15 Physique ATLAS France, session egamma 28 mars egamma (44 candidats) softe (462 candidats) Utilisation dévénements top en dileptons. Environ 3500 événements ont été reconstruits avec la version ce qui donne ~1200 électrons issus dune désintégration semileptonique de b, donc des électrons dans des jets p T (MeV) spectre en p T des électrons (id-électrons) p T (MeV) Là aussi on sassure simplement que egamma nest pas fait pour trouver les électrons dans des jets comparaison egamma/softe : application au tt

16 Physique ATLAS France, session egamma 28 mars Utilisation de ~18000 événements J/. spectre en p T des électrons egamma (614 candidats) softe (15741 candidats) (id-électrons) p T (MeV) On napprend rien dont on ne se doutait déjà : softe fonctionne pour le J/ Mais ce lot nest pas approprié pour une comparaison des deux algorithmes p T (MeV) comparaison egamma/softe : application au J/

17 Physique ATLAS France, session egamma 28 mars difficultés dutilisation En dehors des auteurs (F.D, Anna Kaczmarska) il y a peu/pas de (bons) résultats montrés avec lalgorithme de reconstruction des électrons de bas p T. Dans DC1 : premières implémentations, seule version vraiment bonne a été la Dans Rome : … on vient de finaliser la validation sur la version /41 Les données Rome ont été simulées avec impliquant un problème dans le TRT rendant la variable non discriminante (donc plus grand taux de faux candidats) Seules des données WH et J/ ont été resimulées pour des études de performances Les données Rome ont été reconstruites (10.0.1) avec ipatRec pour qui ~10% des électrons nont pas de hits de haut seuil dans le TRT…. Les études de performances sont faites avec xKalman Dans Rome (rec=10.0.1), la lecture des PDFs des softe nest pas bonne. Les variables étant correctes on peut tout de même faire lidentification soi-même. Si vous avez des difficultés avec lalgorithme ne faites pas comme certains ! Envoyez moi un mail plutôt que de vous plaindre dans des meetings où je ne vais pas. Essayez de regarder les variables discriminantes et davoir des chiffres de performances (efficacité, réjection). Dites moi où sont les CBNT (plus rapide que les AOD…), je regarderai par moi-même

18 Physique ATLAS France, session egamma 28 mars Conclusion Technique depuis DC1 beaucoup defforts pour maintenir/tester le package à chaque release, et essayer de comprendre les changements de performance…. peu de changements en ce qui concerne lidentification (les PDFs étaient des fonctions smoothées issues dhistos, maintenant on garde juste les histos) la partie clusterisation a été simplifiée, est plus robuste (cf. études en test en faisceau), et permet lappel des corrections dénergie standard les performances sont testées au niveau CBNT/ESD et AOD les premières études de comparaison egamma/softe peuvent débuter mais sur quel lot de données ? (H 4e ?) Entre des versions de reconstruction stables DC1 (7.8.0) et Rome (11.0.X) les performances ont pas changé. La qualité de la reconstruction de lénergie est toujours très médiocre. Physique peu / pas de vraies études autre que les performances application à la physique du B et à la calibration (sujet non couvert) avec les premières données lalgorithme pourrait être utilisé pour la recherche du J/ et pour le cross-check du b-tagging …


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