Processus traités : Z → uū gamma-jet Comparaison de la fragmentation des partons en π0 dans PYTHIA et HERWIG avec un modèle théorique Processus traités : Z → uū gamma-jet

Pourquoi? Cadre : étude de H → γγ Bruits de fond : - irréductible : pp → γγ - réductible : pp → γ jet MAIS quasi-irréductible si parton → π0 + X avec z = E π° / Eparton ≈ 1 Nécessité d’évaluer la probabilité de parton → π0 , z = E π° / Eparton ≈ 1 Est-ce bien modélisé par le Monte-Carlo?

Etude d’ATLAS Lots MC 4 bins en Pt HERWIG / PYTHIA à z > 0.7 J1 Par Junichi Tanaka Lots MC 4 bins en Pt HERWIG / PYTHIA à z > 0.7 J1 1.57 J2 1.94 J3 1.75 J4 1.71 Gamma - Jet

Modèle théorique AKK ∑h ∫ S. Albino, B.A. Kniehl, G. Kramer Probabilité Dih(z,Q) que le parton i donne un hadron h avec une fraction d’énergie z à l’échelle d’énergie Q Ajusté à Q<=MZ à partir des données du LEP et autres et évolution avec Q calculée par QCD On regarde la fragmentation de u en π0 qui pour AKK est (π+ + π-)/2 (faux à petit z à cause notamment de la fragmentation des η) Hypothèse forte : modèle de fragmentation indépendante Quark u Gluon Fragmentation des gluons et u dans AKK ∑h ∫ z Dih(z,Q) dz =1

Z → uū Comparaison PYTHIA / HERWIG Comparaison avec AKK Notations : PYTHIA, HERWIG

Fragmentation dans PYTHIA et HERWIG Évènements générés : Z → q qbar avec FSR mais sans ISR ni interactions multiples (pour simplifier la comparaison entre HERWIG et PYTHIA) On recherche les évènements Z → uū On recherche les π0 et π± qui viennent du Z

Comparaison PYTHIA / HERWIG Problème de base : HERWIG produit plus de π0 à grand z que PYTHIA Lequel a raison? AKK peut-il trancher? Bon accord à petit z Nπ° HERWIG = 2,09 Nπ° PYTHIA Jets reconstruit par l’algorithme de Cone DR = 0.4 Avec Ptjet > 20 GeV , |ηjet| < 3, DR(π°, jet) < 0.4

Comparaison avec AKK Dans le référentiel du Z : z = 2Eπ°*/ MZ HERWIG Nπ° HERWIG = 1,59 Nπ° PYTHIA AKK Q=91GeV PYTHIA

Dans le référentiel du labo : z = Eπ° / Eparton le plus proche AVANT FSR DR<infini DR<0.4 DR(π0 , parton) Nπ° HERWIG / Nπ° PYTHIA à z > 0.7 0.1 2.44 0.4 2.54 infini 2.08 DR<0.1 Bon accord entre PYTHIA et HERWIG à petit z mais désaccord à grand z avec HERWIG > PYTHIA

Des chiffres PYTHIA Z → uū HERWIG Données de ALEPH Z → q qbar (DR < ∞) 6,92 6,16 π0 / Z 7,68 7,20 ≈ 9.6 ± 0.6 Différences importantes avec les données… mais à petit z… donc ça n’influe pas sur le bruit de fond! L’accord PYTHIA / HERWIG / données était bon au moment de l’analyse d’ALEPH mais les codes ont beaucoup changé depuis

Conclusion sur Z → uū On retrouve que HERWIG donne plus de π0 à haut z que PYTHIA L’accord avec AKK est médiocre mais PYTHIA est plus proche à grand z que HERWIG Comparaison entre PYTHIA et HERWIG assez aisée si on regarde le parton avant FSR car on peut s’affranchir des différences entre PYTHIA et HERWIG sur la FSR

Gamma - Jet Idée : utiliser les conclusions du Z pour les processus gamma-jet Problème : la comparaison est plus difficile entre PYTHIA, HERWIG et AKK car le quark ou gluon sortant est relié par la couleur aux restes des protons

Modèles de fragmentation

Dans le référentiel de la corde (PYTHIA uniquement) Coupures DR(π0 , parton) < 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, ∞ Quark u DR infini on retrouve les π0 de l’autre bout de la corde Même comportement à petit et grand z que pour le Z → uū à DR fini… mais fragmentation plus dure DR < 0.1, 0.2,… AKK Q=20 GeV AKK Q=500 GeV

Pour les gluons…

Dans le référentiel du laboratoire z = Eπ° / Eparton PYTHIA Coupures DR(π0 , parton) < 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 Même comportement que pour Mcorde/2 sauf à DR infini PYTHIA

Dans le référentiel du parton z = Eπ° / Eparton HERWIG Coupures DR(π0 , parton) < 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 Contrairement à PYTHIA, différences à grand z suivant DR HERWIG

Comparaison HERWIG vs PYTHIA DR(π0 , parton) < 0.4 : PYTHIA > HERWIG…

Pour les gluons… z = Eπ° / Eparton HERWIG PYTHIA Meilleur accord avec AKK pour les gluons et surtout pour HERWIG

Dans le référentiel du labo avec z = Eπ° / Ejet On prend le jet reconstruits de cone DR = 0.4 le plus proche du parton

En cours d’investigation… Conclusion Il semble très difficile de comparer PYTHIA et HERWIG avec AKK (fragmentation non indépendante?) PYTHIA semble supérieur à HERWIG pour les gamma-jet (différent du résultat de Junichi Tanaka) En cours d’investigation…