Physique de précision avec le détecteur ATLAS au LHC Pascal Pralavorio (pralavor@cppm.in2p3.fr) CPPM–Univ. de la Méditerranée (Marseille, FRANCE) Introduction QCD à √s=14 TeV Physique du W, Z Physique du top Conclusions Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS Introduction (1) Un peu d’histoire des collisions proton-proton ... 1981: SppS (CERN) avec √s= 546 GeV, 0.02pb-1 1983: Découverte des bosons W et Z  20e anniversaire: Phys.Rept.403-404 (2004), 107 Eur.Phys.J.C34 (2004), 33 1987: Tevatron (FNAL) avec √s= 1.8 TeV, 0.07pb-1 1995: Découverte du quark top  10e anniversaire : http://www.fnal.gov/pub/news05/TopTurnsTen.html 2007: LHC (CERN) avec √s= 14 TeV, 10-100 pb-1 ? ≥2007: - Découverte très rapide ? (Ex: Z’ee) - Découverte rapide ? (Ex: SUSY) - Découverte plus lente ? (Ex: Higgs léger)  Complémentarité avec les mesures de précision du MS  “L’Histoire est la science des choses qui ne se répètent pas” (Valery) Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Introduction (2) LHC: collisions pp à √s=14 TeV à partir de 2007 2 phases: 1033cm-1s-2 (initiale, 2008-2009), 1034cm-1s-2 (finale, >2009) Grande statistique à la luminosité initiale: Coupures sévères pour sélectionner les evts Peu d’evts d’empilement Processus du Modèle Standard (MS) σ (nb) Evts / 10 fb-1 Minimum bias 108 ~ 1015 bb 5 105 ~ 1012 W → eν 15 ~ 108 Z → e+ e― 1.5 ~ 107 t t 0.8 Dibosons 0.2 ~ 106 Les mesures des paramètres du MS seront dominées par les erreurs systématiques du Monte Carlo (MC): radiations dans les états initial et final, PDF, ... du détecteur, du LHC Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Introduction (3) Origine des erreurs systématiques (détecteur, LHC) Echelle E, p des leptons Echelle d’énergie des jets  Utilisation des tests en faisceau (1998-2004)  Amélioration avec la calibration in situ (Zll, Z+jets, Wjj dans les evts tt) Etiquetage des b (b-tagging)  Vérification des performances avec les données (evts tt très purs) Luminosité  Expériences dédiées (LUCID) + utilisation des W Test faisceau combiné en 2004: tranche complète du tonneau d’ATLAS Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS Le détecteur ATLAS (1) Quelques chiffres L ~ 44 m,  ~ 22 m 7000 tonnes 2000 personnes Détecteur interne Pixels, pistes Si et TRT Champs magnétique de 2T (solénoïdal) Couverture |η|< 2.5 Calorimétrie EM à argon liquide (LAr) jusqu’à |η|< 3.2 Had. (Tuiles, LAr, à l’avant) jusqu’à |η|< 4.9 BUTS Pour |η|< 2.5 (région de précision): Echelle E, p des leptons à < 0.1 % Echelle d’énergie des jets à 1% b-tagging: b60%, ruds100, rc10 Spectromètre à muons Champs magnétique de 4T (toroïdal) Couverture jusqu’à |η| < 2.7 e, jets~Tevatron/3, b-tagging ~Tevatron Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS Le détecteur ATLAS (2) Le détecteur prend place dans la caverne ... ... où les premiers evts avec des muons cosmiques ont été observés Tonneau EM+Had. 8/8 toroides tonneau ATLAS sera prêt pour la prise de données en 2007 Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

QCD à √s=14 TeV (1) Comprendre les evts minimum bias (Ex. : Nb de traces chargées Nch) LHC? √s (GeV) ATL-PHYS-PUB-2005-007 Generation (PYTHIA) LHC 1 minute dNch/dpT dNch/dh at h=0 Reconstruction avec simulation complète (2 méthodes) pT (MeV) Vérification pendant la mise en service ... ... limitée à pT~500 MeV par e(recons.) Difficile de prédire la situation au LHC Données avec un champ solénoïdal plus faible pour atteindre pT~200 MeV Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS QCD à √s=14 TeV (2) Comprendre les evts sous jacents (région “Transverse”) ATL-PHYS-PUB-2005-015 Direction du jet le plus energétique (jE) Génération Reconstruction Traces “Transverse”: pT>1 GeV, |h|< 2.5 Df = f - fljet <Ntraces> “Transverse” ET jE (GeV) Reconstruction/Génération ~ 1 Comme précédemment, difficile de prédire la situation au LHC Utilisation des traces reconstruites pour comprendre les evts sous-jacents Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

QCD à √s=14 TeV (3) Contraindre la fonction de struture du proton (PDF) W sonde les gluons à petit x, Q2 = MW2 Exemple: Le spectre du W+(e+n) est sensible au paramètre de forme du gluon l (xg(x)=x–l)  L’erreur sur l est réduite de 40 % Q2 (GeV2) LHC Tevatron ATL-PHYS-CONF-2005-008 x Zeus PDF |h| LHC 1 jour Q2=MW2 Q2=MW2 Inclusion des données “ATLAS” dans les fits PDF globaux ds/dy Br(Wev) “ATLAS data” (CTEQ6L1) l=-0.187±0.046 l=-0.155±0.030 |h| Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS Masse du W (1) MW est un paramètre fondamental du MS lié aux masses du top, du Higgs et à sinq W: Corrections radiatives ~4% f(Mt2,lnMH) Précision actuelle sur la mesure directe de MW: Resultats Eté 2005 LEP2 + Tevatron  DMW ~ 35 MeV ) 68% CL direct Contribution égale à l’erreur sur MH si: ( indirect DMt < 2 GeV  DMW < 15 MeV ( ) Difficile mais nécéssaire pour vérifier la cohé-rence du MS avec une mesure directe de MH ( ) Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Estimé avec le recul du W Physique de précision avec ATLAS Masse du W (2) Méthode de mesure (Wen, mn): MC thruth Estimé avec le recul du W Full sim. Lepton isolé PT>25 GeV ETmiss>25 GeV Pas de jet à haut pT: ET<20 GeV Recul du W < 20 GeV  30M evts/10 fb-1 MTW (MeV)  Sensibilité à MW sur la partie descendante du spectre c2 (data-MC)  Ajuste le MC avec le Z0  Minimise c2(données-MC) où MW varie entre [80-81] GeV par pas de 1 MeV: 2 MeV de précision statistique MW injectée (GeV) Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Amélioration théorique Physique de précision avec ATLAS Masse du W (3) Erreurs systématiques expérimentales et théoriques sur MW (MeV) Source CDF,runIb PRD64,052001 ATLAS 10 fb-1 Remarques Echelle E,p des leptons 75 <10* Linéarité Calo EM 0.02%, B à 0.1%, align. 1mm, #X0 du dét. interne à 1% PDF 15 10* Déc. Radiative 11 <10 Amélioration théorique Largeur du W 10 7 DGW=30 MeV (Run II) Modèle de recul 37 5* Suit la stat. des evts Z pTW pTZ comme référence Bruit de fond 5 Résolution E 25 Pile-up, UE - ??* Mesuré dans les evts Z Statsyst 113  25 We n TOTAL 89  20 We n + Wm n *Z réduit les syst. sur MW Ex.: Corrélation entre les sect. eff. du Z et du W 16.0 1 point=1 PDF sW (nb) 15.9 15.8 15.7 15.6 15.5 15.4 15.3 15.2 1.50 1.51 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1.58 sZ (nb)  Déduit la cinématique du W avec celle du Z Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Triples couplages de jauge (1) Interaction entre 3 bosons de jauge  Triples couplage de jauge (TGC) Test direct de la structure non-Abelienne du MS TGC du MS (WWg,WWZ) découverts au LEP  Modifient la production de paire de boson de jauge Meilleure observable au LHC pTV (V=Z, g)  Sensibilité à la nouvelle physique via quelques evts à grand pTV ATLAS 30 fb-1 pTZ (GeV) Etudes au NLO et sélection ajustée pour les décroissances leptoniques du Z/W: Vraisemblance sur pTV  sensibilité aux TGC anormaux Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Triples couplages de jauge (2) TGC chargés dans la production WZ, Wg avec 30 fb-1 ≥1000 WZ (Wg) sélectionnés avec S/B = 17 (2) 5 paramètres pour les contributions anormales (nulles dans le MS), f(√ŝ) pour g1Z,ks et f(ŝ) pour s Les mesures, dominées par les erreurs stat., amélio-rent les résultats du LEP/Tevatron par ~2-10 ATLAS 95% CL (±stat ±syst) Dg1Z  0.010  0.006 DkZ  0.12  0.02 Z  0.007  0.003 Dkg  0.07  0.01   0.003  0.001 TGC neutres dans la production ZZ, Zg avec 100 fb-1 12 paramètres, f(ŝ3/2) ou f(ŝ5/2) Mesures complètement dominées par les erreurs stat., améliorent les limites du LEP/Tevatron par ~103-105 ATL-PHYS-2002-022/023 ATLAS 95% CL stat f 4 ,5 7 10-4 h 1, 3 3 10-4 h 2, 4 7 10-7 Z,g Z,g Z,g ATL-PHYS-2003-022/023 Quadruples couplages de jauge dans la production Wgg avec 100 fb-1 Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Production et décroissance du top Interaction forte tt Interaction faible single top* W* LHC σ ~850 pb 10% qq, 90% gg Tevatron σ ~7 pb 85% qq, 15% gg LHC σ ~300 pb 75%Wg, 20%Wt Tevatron σ ~3 pb 65%Wg, 30%Wt W t Fusion W-g *pas encore observé ! BR (tWb) ~ 100 % dans le MS et pas d’hadronisation du top Wqq,en, mn Wen, mn Etats finals tt (LHC,10 fb-1) Etats finals single top (LHC, 10 fb-1) Hadronique (3.7M) : 6 jets Semileptonique (2.5M) : l + n + 4j Dileptonique (0.4M) : 2l + 2n + 2j W-g (0.5M) : l + n + 2jets Wt (0.2M) : l + n + 3jets W* (0.02M) : l + n + 2jets Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Caractéristiques du top Physique de précision avec ATLAS Physique du top au LHC Production Section Efficace Polarisation du top Couplages anormaux Résonance tt b l+ p W+ n t Décroissance Rapport d’embranchement Polarisation du W Couplages anormaux Décroissances rares ou non MS t b W- q q p Caractéristiques du top Masse, Spin, Charge Large programme accessible rapidement (10 fb-1) Points forts: grande statistique, reconstruction complète de l’événement Complémentarité avec le single top sur la connaissance du vertex tWb Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Sélection des événements tt Topologie de l’evt remarquable: t et t centraux (|h|<2.5) et dos-à-dos dans le plan transverse (leptons isolés) Energie manquante (pTmiss) Avec les performances attendues du b-tagging  bruit de fond non tt (W+jets, bb, ...) négligeable Dileptonique Semileptonique 2 leptons isolés de charges opposés, PT>20 GeV, |h|<2.5 pTmiss>40 GeV 2 jets b-tagged avec pT>20 GeV 1 Lepton isolé PT>20 GeV , |h|<2.5 pTmiss>20 GeV ≥4 jets (cone DR=0.4) avec pT>40 GeV 2 jets b-tagged e(sig) ~ 6%, 20k evts / 10 fb-1 S/B~6 (ttt+X) e(sig) ~ 3%, 80k evts / 10 fb-1 S/B~12 (ttt+X)  Applique cette sélection pour les études sur la masse et la polarisation Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Reconstruction des événements tt Canal dileptonique (2 n) Ensemble de 6 équations (ΣpT=0, Mlv= MW, Mlvb= Mt) à 6 inconnues (pn et pn) Si >= 1 solution (98%)  probabilité de la solution avec pT (t, t, n, n) connu e(rec) ~80%, pureté (solution correcte) ~ 65% Canal semileptonique (1 n) Utilise Wjj pour calibrer l’énergie des jets légers Reconstruit tjjb : b choisi pour pT(top) max. Utilise pTmiss pour pTn et la contrainte MW pour Wln Reconstruit tlnb avec l’autre b: s ~12 GeV ATLAS 10 fb-1 s~11 GeV combinatoire e(rec)~ 30%, pureté des tt reconstruits ~ 70% Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS Masse du top (1) Méthode de mesure (semileptonique) Ajustement cinématique evt par evt: Mjj = Mlv = MW and Mjjb = Mlvb = Mtfit  (Mtfit, c2) par tranches de c2  Estimateur de la masse du top: mt=Mtfit(c2=0) Résultats (semileptonique) mt linéaire avec la masse générée du top Erreur statistique: ~ 0.1 GeV Sélectionne des jets de b bien reconstruits et des evts avec peu de radiations dans l’état final Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS Masse du top (2) Erreurs systématiques sur mt (GeV) dans le canal semileptonique Systématique de l’échelle E(b): Source ATLAS 10 fb-1 Echelle E(b) (±1%) 0.7 Radiations état final (FSR) 0.5 Echelle E(j) (±1%) 0.2 Fragmentation du b 0.1 Radiations état initial (ISR) Fond combinatoire TOTAL: Stat  Syst 0.9 184 Simulation complète 180 176 Masse Rec. du top (GeV) 172 Pente = 0.7 GeV / % 168 0.9 0.95 1. 1.05 1.1 Facteur de miscalibration du jet de b Les autres méthodes donnent des erreurs systématiques plus grandes, mais peuvent être utilisées pour vérification EPJC39S2 (2005) 63 ATLAS peut mesurer Mt à ~1 GeV dans le canal semileptonique Attentes du Tevatron (2 fb-1) ~2 GeV Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS Masse du top (3) Canal dileptonique (10 fb-1) masse du top générée=175 GeV Evt/evt: suppose mt et calcule la probabilité de la solution (en utilisant la cinématique & topologie) Tous les evts: choisit mt avec la plus grande probabilité moyenne Erreurs systématiques: ~2 GeV (PDF + frag. du b) Probabilité moyenne mt (GeV) Etats finals avec J/ (100 fb-1) Corrélation entre MlJ/ et mt  Pas d’erreurs systématiques venant de E(b) ! ~1000 evts/100 fb-1  DMt ~1 GeV Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS Polarisation du W (1) Teste la décroissance du top (dans l’evt tt reconstruit) ... Modèle Standard (Mtop=175 GeV) 0.703 0.297 0.000 W+ Longitudinal (F0) W+ gauche (FL) W+ droit (FR) NLO 0.695 0.304 0.001 Sensible à la brisure de symétrie EF Test de la structure V-A ...en mesurant la distribution angulaire du lepton chargé dans le repère du W 1/N dN/dcos PR D45 (1992) 124 n b W+ Angle entre: lepton dans le repère du W W dans le repère du top t  1/2 1/2 1 spin l+ cos Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Polarisation du W (2) Méthode de mesure (1): Fonction de correction MS Fonction de correction: 1/N dN/dcos 1/weight Sélection et reconstruction cos 1/N dN/dcos cos Application des poids evt / evt cos Paramétrisation unique pour l’étude des erreurs systématiques Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS Polarisation du W (3) Méthode de mesure (2): Fit à 2 paramètres avec F0+FL+FR=1 F0=0.699 ± 0.005 FL=0.299 ± 0.003 FR=0.002 ± 0.003 cos 1/N dN/dcos ATLAS 10 fb-1 Semilep Dilep F0=0.696 ± 0.010 FL=0.314 ± 0.007 FR=-0.010 ± 0.005 Résultats compatibles avec le MS: la méthode est non biaisée ! Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Polarisation du W (4) Contributions dominantes Canal Semileptonique Echelle Q PDFs ISR/FSR Frag. du b Hadronisation Contributions dominantes b-tag. (±5%) Miscalibration du b (±3%) Masse du top générée (±2 GeV) S/B (±10%) Pile-up (2.3) Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS Polarisation du W (5) Résultats en combinant les canaux semileptonique et dileptonique (10fb-1) SM ATLAS (±stat ±syst) FL 0.297  0.003  0.024 F0 0.703  0.004  0.015 FR 0.000  0.003  0.012 (Mt=175 GeV) EPJC44S2 (2005) 13 La mesure est complètement dominée par les erreurs systématiques ATLAS (10 fb-1) peut mesurer F0~2% et FR~1% Attentes du Tevatron (2 fb-1): δF0stat~0.09 et δFRstat~0.03 Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS Polarisation du W (6) Polarisation du W  sensibilité aux couplages tWb anormaux en utilisant une approche indépendante du modèle (Lagrangien effectif) and 4 couplages (MS LO ) F0 Limite à 2s (statsyst) sur = 0.04 3 fois meilleur que les limites indirectes (Usines à B, LEP) Moins sensible à et déjà très contraints par les usines à B ±1s Couplage anormal Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Corrélation de spin tt (1) Teste la production du top … t et t non polarisés dans tt, mais corrélations entre les spins de t et t PL B374 (1996)169 Mtt<550 GeV =0.33 A=0.42 LHC s (a.u.) =-0.24 AD=-0.29 Tevatron spin du top≠1/2, couplages anormaux, tH+b Mass of tt system, Mtt (GeV) … en mesurant la distribution des particules filles dans le repère du top Angle entre t(t) et les analyseurs de spin Angle entre analyseurs de spin NP B690 (2004) 81 Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Corrélation de spin tt (2) Méthode analogue à la polarisation du W (sélection et reconstruction modifient les distributions du MS) Résultats en combinant les canaux semileptonique et dileptonique (10 fb-1) SM ATLAS (±stat ±syst) A 0.42  0.014  0.023 AD -0.29  0.008  0.010 EPJC44S2 (2005) 13 Erreurs systématiques dominées par l’échelle de E(b), masse du top et FSR ATLAS (10 fb-1) peut mesurer la corrélation de spin ~4% Attentes du Tevatron (2 fb-1): dAstat/A~40% Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS Charge du top Qtop=-4/3 (tW-b au lieu de tW+b) ? Méthode 1: Mesure de s(ppttg) s(ppttg) est proportionnel à Qtop2 Après sélection+reconstruction (10fb-1), s (Q=-4/3) > s (Q=2/3) Méthode 2: Mesure la charge des produits de décroissance du top Association des paires b-lepton issues du même top Calcul de la charge du b sur une base statistique: Séparation entre les 2 hypothèses de Qtop nécéssite moins de données que pour la méthode 1 (~1 fb-1) Tevatron: D0 (360 pb-1) exclut Q=-4/3 à 94% CL (10/2005, pas encore publié) Q=2/3 Q=-4/3 pptt 80 250 Bruit de fond 70 ATL-PHYS-2003-035 Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Single top (1) Sélection Mesure de la section efficace (s) √(S+B)/S Signal (S) et BdF (B) sélectionné après 30 fb-1 S et S/B plus petits comparé à tt:  Vraisemblance basée sur N(jet), N(b-jet), HT=SpT(jet), Mlvb  Nécessite 30 fb-1 (surtout W*) Bruit de fond principal: tt, W+jets, ... Processus (Wlv) S B √(S+B)/S W-g 7k 2k 1 % Wt 5k 35k 4 % W* 1k 6 % Mesure de la section efficace (s) ATLAS 30 fb-1 Uncertitude théorique: de ±4% (W*) à ±8% (W-g) Erreur statistique relative sur s estimée avec √(S+B)/S pour les 3 processus séparement: 1%-6%  Erreurs stat.théo. ~7-8% par processus  Controle du niveau de BdF avec les données du LHC Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS Single top (2) 50 Sensibilité à la nouvelle physique (W*) La présence de H+tb augmente la section efficace Sensibilité pour grand tanb et MH>200 GeV Complémentaire à la recherche directe du Higgs chargé tan b 40 30 20 Contours : 5σ 10 3σ ATLAS 30 fb-1 2σ 220 280 340 400 Accès direct à l’élément Vtb de la matrice CKM s a |Vtb|2  erreur statistique de 0.5% (Wg) à 3% (W*) Erreurs stat.théo. ~3-4% pour chaque processus Augmente la sensibilité à la nouvelle physique en combinant avec les résultats de la polarisation du W (tt) Le single top est hautement polarisé Précision statistique sur la polarisation du top ~2% après 10 fb-1 MH (GeV) Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Courants neutres changeant la saveur (FCNC) Les processus FCNC impliquant le top du MS sont très rares (BR < 10-13-10-10) Les modèles au delà du MS prévoient des augmentations (BR jusqu’à to 10-5) Les FCNC peuvent être détectés dans la décroisance du top (tt, single top) Vraisemblance pour séparer signal et bruit de fond (principalement tt) Sensibilité d’ATLAS à 5s / 95% CL au rapport d’embranchement FCNC dans tt Processus 95% CL in 2005 ATLAS 5s (10 fb-1) ATLAS 95% CL (10 fb-1) tZq ~ 0.1 5 10-4 3 10-4 tgq 0.003 1 10-4 7 10-5 0.3 5 10-3 1 10-3 Reconstruit tZq (l+l-)j Grand bruit de fond QCD ATL-PHYS-PUB-2005-009  ATLAS améliore les limites actuelles de ~102-103 mais reste loin du MS Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS Conclusions LHC sera déjà une usine à W, Z, top après 1 an (10 fb-1). Les études QCD démarreront pendant la mise en service en 2007. Les mesures de précision, sensibles à la nouvelle physique dès 10 fb-1, seront dominées par les erreurs systématiques : Masse du W < 20 MeV et du top ~1 GeV  Contraint le MS MH ~30% Teste la production et décroissance du top en mesurant la polarization du W ~1-2% et la corrélation de spin ~4%  Couplages anormaux, spin du top≠1/2 D’autres mesures auront besoin de plus de statistique (30/100 fb-1): Single top: s ~8% et Vtb ~4% (pas de syst.)  Sensible à H+t b (2HDM) TGC anormaux  Améliore les limites actuelles de 2-105 La physique de précision permettra d’évaluer le potentiel d’ ATLAS Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS SPARES Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS Planning du LHC 2007 <L>=3 1030 <L>=5 1032 2008 L=1 1033 L=2 1033 2009 2010 <L>=5 1033 L=1 1034 2011 Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Performance: b-tagging Algorithme de b-tagging : un poids est donné à chaque jet en combinant les paramètres d’impact signés (1D+2D) et la reconstruction des vertex secondaires (masse, nombre de vertex, …) 2.1033 cm-1 s-2 Détecteur réaliste b-jets Light jets 2D 2D+1D 3D+SVX eb=60% R=65,90,150 Poids des jets Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS Performance: calo EM Résultats des test faisceaux sur les modules du calorimètre électromagnétique à argon liquide (2001-2002) Linéarité (Tonneau, |h|<1.4) Uniformité (Endcap, 1.4< |h|<2.5) 1/10 d’ATLAS 16 M electrons avec E=119 GeV Event / 200 MeV E (GeV)  Linéarité à 0.1 %  Terme constant: 0.7 % Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Bruit de fond (canal semileptonique) Signal et bruit de fond après 10 fb-1 Evts attendus (x106) Evts après sélection + recons. W(→lν) +4jets (AlpGen) ~20 (pTjets>10 GeV) [400,1000]* QCD (bb) 6000 (√ŝ>120 GeV) 200* Z(→l+l-) +jets (Pythia) 50 12 ZZ+ZW+WW 1 4 W(→lν) bb (AcerMC) 0.7 3 Single top 1.0 350 tt  +X 1.3 6200 tt  hadr. (TopReX) 3.7 70 SIGNAL 2.5 85000 * Stat. de Poisson x63 * Stat. x 8 Non tt: 50 < S/B < 90 tt  +X: S/B=13 Normalisation et forme du Bruit de fond sous contrôle S/B~12; bruit de fond principal tt   + X Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Polarization du W: composante V+A Changement attendu de la fonction de correction dans le cas d’une composante V+A  biais Processus iteratif Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Physique de précision avec ATLAS Polarisation du top Dans le repère du top, les effets de polarisation (S) sont observés en mesurant les distributions angulaires des particules filles : t W b l+,n, q1, q2 PL B329 (1994) 317 s qi angle entre une particule de la décroissance du top et l’axe de quantification du spin du top s ai degré avec lequel l’angle de cette particule est lié au spin du top W b l+,d,s v,u,c  (NLO) 0.40 -0.40 1. -0.32 Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS

Recherche de résonances tt Certains modèles théoriques prédisent des résonances décroissant en tt Higgs MS (BR plus petit comparé aux décroissances WW et ZZ) Higgs MSSM (H/A, si mH,mA>2mt, BR(H/Att)≈1 pour tanβ≈1) Exercice: Reconstruire Mtt si σΧ, ΓΧ et BR(Χtt) de la résonance X connus Canal de décroissance tt semileptonique Bruit de fond = tt du MS xBR nécéssaire pour une découverte σxBR [fb] 1.6 TeV resonance 300 fb 30 fb-1 300 fb-1 1 TeV mtt [GeV/c2] Pascal Pralavorio (CPPM) Physique de précision avec ATLAS