Ursula Bassler (Paris) et Jan Stark (Grenoble) CALGO Ursula Bassler (Paris) et Jan Stark (Grenoble) Session algorithmes D0 France, Novembre 2004

Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004 Introduction Qu’est-ce qui limite les performances de D0 pour la physique ? Le programme de physique de D0 est riche et varié. Il ne faut donc pas s’attendre à une seule réponse simple. Figurent parmi les réponses qu’on peut entendre dans le couloirs de Fermilab : - La luminosité intégrée (mais le nouvelles à ce sujet ne sont pas si mal). - L’efficacité de reconstruction pour les traces a grand ||. - L’encadrement des étudiants qui sont sensés faire le boulot. (la majorité des exemples concrets qui sont cités concernent des universités américaines) - …. Mais une très grande partie des réponses pointent vers un sujet : les performances du calorimètre et la compréhension de celles-ci. U. Bassler / J. Stark Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004

Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004 Masse du W et tout ça Groupe “W mass”, All D0 meeting, Oct 29, 2004 mass width The idea is not hard: look at the shape of the transverse mass distribution. The position of the peak gives the mass, the fraction of the events in the tail give the width. U. Bassler / J. Stark Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004

Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004 Masse du W et tout ça Groupe “W mass”, All D0 meeting, Oct 29, 2004 Source (W) (MeV) EM Energy Resolution 51 HAD Energy Resolution 50 W Underlying Event vs MB events 47 HAD Momentum Response 40 EM Energy Scale 23 pT(W) 29 PDF 27 W Boson Mass 15 Primary Vertex 10 Selection Bias 10 Position Resolution 7 Underlying Event Correction 4 Backgrounds 3 Radiactive Decays 3 Total Systematic Uncertainty 107 Total Statistical Uncertainty 93 Total Uncertainty 142 La mesure de la largeur du W est déjà limitée par les systématiques. Le coupable principal : la compréhension du calorimètre. “Y’a du boulot pour faire la physique de précision” ® For the W mass measurement, we can not hide behind the stat error. Run I stat error 70 MeV for 82 pb-1. For 500 pb-1 -> 33 MeV U. Bassler / J. Stark Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004

Section efficace t tbar Bof, peut-être prendre la masse du W comme exemple revient à mettre la barre un peu trop haute. Regardons donc un truc plus simple : la section efficace t tbar, mesurée avec une méthode topologique. ICHEP 2004  140 pb-1 Lors de la prochaine mise à jour, cette mesure risque d’être limitée par les systématiques.  + jets, systématiques dans le fit  + jets, systématiques dans la présélection On tient le coupable : à nouveau le calo. U. Bassler / J. Stark Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004

JES; énergie transverse manquante Nous avons vu que le JES est aussi un problème. Strictement parlant, le JES n’est pas un sujet traité dans Calgo. Mais le JES souffre clairement de problèmes de base qui sont résolus dans Calgo. Exemples : Figures du groupe JES L’incertitude sur le JES pour les jets centraux est dominée par un truc appelé “photon dans CC/EC”. Fort probablement un problème de compréhension du calo. Effets bizarres dans les réponses mesurées. Résolutions minables et non-comprises. CALGO @ Fresno Et nous ne parlons même pas des longues queues dans les distributions d’énergie transverse manquante … Remarque: les analyseurs dans NP ont des histoires à raconter sur le JES et le MET, eux aussi. données / MC Énergie transverse manquante (METB) U. Bassler / J. Stark Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004

Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004 Travail dans CALGO Quantifier les performances du calo (résolutions, réponses, …). Les comprendre (ce qui ne veut pas dire faire un toy MC à la PMCS ou appliquer des smearings de 200 % qui ne veulent rien dire). Les améliorer (p.ex. calibrer les cellules elles-mêmes). Attaquer à la base (et pas smearer …) Les documenter : NIM en 2005 ? Un milestone majeur : p17 Objets (EM, taus, jets, MET, …) certifiés et standardisés pour toutes les analyses basées sur p17. … et pas cinq sélections différentes pour quatre papiers qui traitent W  e . Travail majeur dans les sous-groupes ID : reconstruction et sélection améliorés des objets de physique. Cette histoire du « problème des électrons » n’est pas terminée. NN pour les taus. Jet et MET sont des sujets « tricky ». … Préparer le calo pour travailler avec les très grandes lumis instantanées. Il y a un upgrade du hard qui nous attend (enfin, quelques uns parmi nous). Dans cette présentation nous ne pouvons pas entrer dans les détails du travail des sous-groupes ID. Bernard va parler des sous-groupes « français » (Jet et MET). Le travail des autres sous-groupes (p. ex. taus) sera abordé dans les présentations de Physique (grand P). U. Bassler / J. Stark Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004

Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004 Travail dans CALGO CALGO - calorimeter algorithms & objects Ursula Bassler/Jan Stark CALOP – calorimeter hardware & operations Pierre Pétroff cal-simulation Christian Zeitnitz w/ help from ID groups calibration Jan Stark/Marco Verzocchi em-id Jon Hays/Christian Schwanenberger -id Yurii Maravin/tbc data quality NN/Patrice Verdier cal/icd-software Ursula Bassler/Jan Stark tau-id Dhiman Chakraborty / Serban Protopopescu Forte participation de D0 France, pas seulement les coordinateurs actuels, aussi les anciens (merci Slava et Sophie), et tous les gens qui font le boulot (merci !). N’oublions pas un autre sujet lié avec forte participation de D0 France: le JES (Christophe va en parler). cps-software Alan Magerkurth jet-id Bernard Andrieu/Amnon Harel fps-software Abid Patwa/Jose Lazaflores met Patrice Verdier/NN l3cal-software NN/Clermont eflow Anna Goussiou/Ariel Schwartzman U. Bassler / J. Stark Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004

Calibration for p17: strategy For more information on calibration: Stark et al., D0 Collaboration Meeting, Sept 24th. Factorise into two parts: - calibration of the calorimeter electronics, - calibration of the device itself. Electronics calibrated using pulsers. Calibration of the device itself: Determine energy scale (i.e. multiplicative correction factor), ideally per cell. Use phi intercalibration to “beat down the number of degrees of freedom” as much as possible. Use Z  e+ e- to get access to the remaining degrees of freedom, as well as the absolute scale. U. Bassler / J. Stark Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004

Electronics calibration Jean-Roch Vlimant Ursula Bassler Aim: correct for channel-by-channel differences in electronics response. Principle: inject known signal into preamplifier and see what the electronics measures. Do this separately for gains x8 and x1, possibly also separately for the two L1 SCAs per channel. E/p This kind of feature will disappear in p17: E/p profile vs. ieta for real electrons from W  e  . Nikola Makovec, CALOP, 15 juillet 2004 ieta Major improvements to electronics calibration in d0reco p17: - use database for up-to-date calibration constants (pedestals, gains, non-linearities) - smarter pulser patterns, improved parameterisation of measured response - improved timing corrections - improved corrections for pulser/physics response differences U. Bassler / J. Stark Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004

Typical mis-calibrations Matt Wetstein (Maryland) Jan Stark An example of results from phi intercalibration: determine one energy correction factor per CAL tower (EM part) at ieta = -5 . module 17 We are exploring a ~13 % range here (!) energy correction factor iphi U. Bassler / J. Stark Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004

Typical mis-calibrations Matt Wetstein (Maryland) Jan Stark Ou la même chose pour chacun des layers EM. Ici, c’est le module 8 du CCEM. EM1 EM2 energy correction factor ieta EM3 EM4 Noir et rouge représentent les deux iphi couverts par ce module. U. Bassler / J. Stark Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004

Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004 The calibration helps Do we really improve the Z mass resolution ? Yes ! same events after per-tower calibration Z  e+ e- both e in CC post-Nov 2003 v12 data Chopped 1.8 GeV off the detector resolution (in quadrature). Small incremental improvement on the resolution from per-layer calibration (although some secondary peaks disappear, e.g. for electrons in module 17). Detailed studies of the systematics between the start of the 20 pb-1 test of p17 and the start of full reprocessing. U. Bassler / J. Stark Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004

D’où est-ce que ça vient ? signal board Comment est-ce que ça se fait que la réponse de nos modules est moins uniforme qu’au Run I ? Un mécanisme important a été étudié par Demarteau, Schamberger et Stark. Le temps d’intégration court au Run II amplifie les effets dûs à la précision mécanique finie de la fabrication des modules. Déplaçons le signal board de sa position nominale au centre du di-gap : Réponse d’un di-gap de géométrie idéale : Un “di-gap” dans le calo de D0. Perte fractionnelle de charge : dQ / Q = - (0,5 * f) / (1 – 0,5 * f) * 2 f = fraction de charge collectée nominale = changement fractionnel de largeur de gap Avec f = 70 %,   15 %  dQ / Q = 1 %. P. ex. dans EM3, il y a 7 di-gaps. L’effet est amplifié d’un facteur sqrt(7) = 2.6 dans le cas de déplacements non-corrélés. Dans le cas déformé : Temps d’intégration infini (Run I) : On voit toute la charge. Bien. Temps d’intégration coure (Run II) : On voit moins de charge. La fraction de charge qu’on voit est fonction du déplacement du signal board. Pas bien. U. Bassler / J. Stark Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004

Taking interphi data after the shutdown We have taken data for the intercalibration of the EM part of the calorimeter before the shutdown. This was done in the form of dedicated special runs (roughly one and a half stores, including one store in which other parts of the detector were compromised [no CFT axial]). These data are currently being analysed. We do not want to take such special runs on a regular basis. Nevertheless, the possibility to collect further interphi data in the future would have clear benefits: - Monitor stability: The calibration has been shown to be stable over the timescale of a few months (Jan Stark, CALOP meeting, July 15th, 2004). The agreement of the interphi results with results from Z  e e events collected over the years suggests that the calibration is “pretty stable” over longer timescales. But: Run II is going to go on for a while. - Learn more about the hadronic part of the CAL New information can, e.g. be folded into the JES. U. Bassler / J. Stark Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004

From “jets only” to “jets+tracks+vertex” Schwartzman, CALGO meeting, Oct. 5th Top meeting, Oct. 8th Consider a study of ttbar production in the l+jets final state. What we are after is a lepton, missing ET and four jets. So far, we just count any jets we find in the calorimeter (with some || and pT cut). There is a problem with this. Consider a (non-ttbar) W + 2 jets event. Add two jets from another interaction  boom ! We have a ttbar candidate. Does this matter in practice ? Yes ! Using the current Top Group l+jets selection, the average jet multiplicity depends on the instantaneous luminosity (the vertex multiplicity of the event). Having four vertices is nothing uncommon when you are running at 100E30. And we do not want to stop at 100E30. In other words: we better get used to this. Have new algorithms to address this (exploit tracking) based on developments from the Top and NP (Duflot, Verdier et al.) groups. U. Bassler / J. Stark Session alorithmes, D0 France, Nov. 2004