Stage de pré-thèse encadré par Marumi Kado* (NPAC juin 2007) Etude de la prédiction du bruit de fond irréductible du canal de désintégration H Bernat Pauline° Stage de pré-thèse encadré par Marumi Kado* (NPAC juin 2007) °bernat@lal.in2p3.fr * kado@lal.in2p3.fr
Plan 1/ Enjeux : prédiction du bruit de fond irréductible 2/ Processus et effets sous-jacents 3/ Les variables discriminantes 4/ Les méthodes de calcul : AlpGen & ResBos 5/ L’astuce : le « reweigting » 6/ Resultats et conclusion
Les enjeux du stage Estimer les contributions au bruit de fond irréductible : corrections NLO, ISR, FSR,… Réaliser une bonne simulation en utilisant l’impulsion transverse générée (Qt) et reconstruction (Pt) du système diphoton Obtenir une bonne prédiction sur rapport signal/bruit de fond Prendre en compte : le calcul ME des corrections NLO à haut Pt (AlpGen) Les FSR (parton shower) à bas Pt (Herwig) Les ISR : émissions de soft gluons à bas Pt (ResBos) : formalisme de resommation Mettre l’image du cours sur le LHC avec le signal et le bruit de fond.
Processus de bruit de fond irréductible Processus principaux : g-g, q-qbar, g-q(qbar) Corrections NLO + partie singulière NLO ISR : émission de soft gluons à l’état initial contribution issues du « Collins-Soper-Sterman Resummed Formalism » FSR : parton shower, multiple interaction… Une image avec les processus à l’ordre le plus bas Une image avec les emissions de gluons mous, l’interaction multiple, la parton shower
Simulation : ALPGEN vs ResBos & DiPhox ResBos : générateur MC, match les différentes contributions sur l’ensemble du spectre en Pt du système diphoton Voir la première présentation
La méthode AlpGen Schema utilisation d’AlpGen : Generation ALPGEN HERWIG Simulation ATLFAST ATHENA Analysis Objects Exemple de fichier d’entrée (Input for generating step ) : production de 2 photons plus 2 jets Input File : * 50000 2 ! N(events)/iteration and N(iter's) for initial grid optimization * 5000000 ! number evts to generate * ebeam 7000 (Ecm = 14 TeV) * Ickkw 1 (appel 3 paramètre de Matcing) * njets 2 (lot de 2 jets ) * drjmin 0.4 (Rjj>0.4) * ptjmin 15. (PT(jet) >15 GeV) * etajmax 6. ( |(jet)|<6 =-ln(tan[/2]) ) * nph 2 (lot de 2 photons) * ptphmin 15. (PT(g)>15 GeV) * drphmin 0.4 * drphjmin 0.4 (Rj>0.4) * etaphmax 2.7 (||<2.7) Plan dans lequel est défini le delta R gamma gamma
La méthode AlpGen (2) 501 0.4 (Rj>0.4) 502 15 (PTj>15 GeV) Les paramètres du MLM matching évitent le double comptage de processus physiques (FSR d’un gluon calculé par EM si lot de 1 jet exclusif/ calculé par l’évolution parton shower) Les événements générés sont pondérés (EM) puis insérés dans un programme d’évolution via la parton shower (Herwig, Pythia) Distinction entre les lots inclusifs et exclusifs Exemple : lot de 1 jet inclusif (Njets ≥1 ) Il faut rajouter 3 paramètres de Matching dans Input : 501 0.4 (Rj>0.4) 502 15 (PTj>15 GeV) 503 1 (0 pour exclusif) Le calcul de la section efficace différentielle (d/dPT)2 gagne en précision (EM calculation) à haut PT si on somme les distributions à 0, 1, 2 et ≥3 jets plutôt que de prendre seulement la distribution à 0 jet inclusif…
La méthode AlpGen (3) Le nombre d’événements dans la région Section efficace différentielle (normalisée à l’unité) du PT du système diphoton pour 0, 1, 2 et 3 jets séparément et réunis Le nombre d’événements dans la région 30<PT<100 GeV est plus important pour le lot de 0+1+2 jet exclusifs + 3 jet inclusifs le calcul de l’élément de matrice à l’ordre NLO (valable à haut PT) améliore la distribution en PT des deux photons dans la région intermédiaire
La méthode ResBos : Collins-Soper-Sterman Resummed calculation Deux types de processus par contribution : AA : q-qbar, q-g, qbar-g AG : g-g, g-q, g-qbar Plus de paramètres d’entrée que pour AlpGen : - Pt1,2 >15 GeV 1,2|<2.7, R>0.4 Riso<0.4 & ETiso>15 GeV 80<Q=Mgg<150 GeV 0<QT<250 GeV Pas de condition sur le nombre de jets par lot Calcul des différentes contributions à tot : NLO à haut PT Partie singulière NLO Soft Gluon ISR (à bas PT) Image des pt générés p, asy et w2211 normailsé à la section efficace. Collins-Soper-Sterman Resummed calculation
La méthode ResBos (2) Etape 1 : génération d’événements pondérés par la section efficace des différents processus : création de 6 ntuples Etape 2 : merging (combinaison) des 3 nuples des processus AA et AG, puis merging des ntuples AA et AG un ntuple en sortie Le merging utilise des fonctions de coupure et de matching : fMatch = (1+e-(Qt/70)**4)-e-(Qt/55)**4 pour la partie singulière des corrections NLO (n=1) fMatch = (-1)n+1e-(Qt/55)**4 pour NLO (n=2) et la partie resommée (n=3) Donner l’allure du matching
le « reweighting » En pondérant la distribution en QT donnée par ResBos par le rapport des distributions en QT et PT données par AlpGen On obtient un prédiction de (d/dPT) pour l’ensemble du spectre en PT en prenant en compte : l’émission de soft gluons Les corrections NLO (+ perturbative part) L’évolution parton shower, les interactions multiples
Par la suite Obtenir, à partir du reweighting, une bonne prédiction du Pt du système diphoton Plot alpgen Pt et Qt à gauche, Resbos genere plus remixé à droite