A T L A S ________________________________________________________________________________________ Reconstruction de photons non pointants dans le cadre de modèles SUSY GMSB Sous la direction de Mme Isabelle Wingerter-Seez Damien Prieur - LAPP - JJC 2003

Gauge Mediated Supersymmetry Breaking (GMSB)  M F½ Secteur visible SM + SUSY Secteur des messagers d’interaction Secteur caché SUSY Le gravitino G acquiert sa masse par interaction gravitationnelle. G plus léger que toute autres particules du MSSM ( LSP, mG << 1 GeV ). G est la seule particule SUSY stable ~ NLSP : neutralino : 01   + G stau :    + G slepton : lR  l + G ~ La longueur de désintégration de la NLSP peut être macroscopique ( m  km ) La mesure du temps de vie de la NLSP permet de determiner F½ Damien Prieur - LAPP - JJC 2003

Gauge Mediated Supersymmetry Breaking (GMSB) Neutralino NLSP scénario Topologies des évènements : ET Photons non pointants provenant de vertex décalés  01 ~ G ECAL IP  Pour reconstruire le vertex de désintégration: La direction du photon Son temps d’arrivé Une bonne résolution angulaire est nécessaire pour reconstruire la direction de la cascade électromagnétique Influence des performances du calorimètre électromagnétique sur la mesure du temps de vie du 01 ? ~ Damien Prieur - LAPP - JJC 2003

Damien Prieur - LAPP - JJC 2003 Le détecteur ATLAS Les calorimètres Electromagnétique Hadronique Solénoïde 2T Damien Prieur - LAPP - JJC 2003

Damien Prieur - LAPP - JJC 2003 La calorimétrie Calorimètre électromagnétique bouchon Calorimètre hadronique bouchon Cryostat Calorimètre électromagnétique tonneau Z   Système de coordonnées cylindrique Calorimètre hadronique tonneau Calorimètre hadronique étendu Parties Bouchons Calorimètre électromagnétique tonneau Cryostat Partie Tonneau Damien Prieur - LAPP - JJC 2003

Le calorimètre électromagnétique   Electrode de lecture Compartiment avant Compartiment milieu Compartiment arrière =0 =0.8 =1.4 Pied de gerbe r  Damien Prieur - LAPP - JJC 2003

Reconstruction de la direction des photons Comp. 2 Comp. 1 Z r  gen Cascade EM  60 GeV Angle généré: gen Damien Prieur - LAPP - JJC 2003

Reconstruction de la direction des photons Comp. 2 Comp. 1 Z r Angle généré: gen Direction de la cascade: rec  rec Reconstruction du barycentre en  :  position dans chaque compartiment : 1 , 2 1 2 Paramétrisation de la profondeur de la cascade: R1(1) , R2(2) R2(2) R1(1) Damien Prieur - LAPP - JJC 2003

Résolution angulaire - Photons pointants Z r 5.6 cm 15 m LHC typical IP ( ) 20000 photons pT : 60 GeV  : -2.5  2.5 Vertex de génération: point d’interaction d’ATLAS Dispersion sur la position du vertex Simulation complète du détecteur (Geant3) Reconstruction sans bruit électronique, sans effets d’empilements 60  pointing resolution Damien Prieur - LAPP - JJC 2003

Génération de photons non pointants 20000 photons pT : 60 GeV  : -1.4  1.4 Décalage du vertex de génération de 0 cm a 250 cm le long de l’axe Z Pas de dispersion sur la position du vertex Simulation complète du détecteur (Geant3) Reconstruction sans bruit électronique, sans effets d’empilements  gen rec cluster Z r ECAL barrel layer 2 layer 1 EM shower rec Damien Prieur - LAPP - JJC 2003

Résolution sur la mesure de la direction Cluster gen - rec (rad) 1. -1. -1.4 1.4 Zgen=0 cm Zgen=10 cm Reconstruction standard Clusters 3x3 Zgen=20 cm Zgen=30 cm Zgen=40 cm Zgen=50 cm Zgen=60 cm Zgen=70 cm Zgen=80 cm Zgen=90 cm Zgen=100 cm Zgen=150 cm Zgen=200 cm Zgen=250 cm Damien Prieur - LAPP - JJC 2003

Résolution sur la mesure de la direction La résolution se dégrade rapidement lorsque Z augmente Effets systématiques dans la reconstruction: Correction de S-shape Taille des clusters Reconstruction du barycentre Paramétrisation de la profondeur de la gerbe Damien Prieur - LAPP - JJC 2003

Damien Prieur - LAPP - JJC 2003 Quelques événements... Z=0 cm  Comp. 2 Comp. 1 PS Comp.3   Z=0 cm   Z=50 cm Gerbe plus étendue, dissymétrique Cluster 5x3 nécessaire Damien Prieur - LAPP - JJC 2003

Reconstruction de la position dans le compartiment 2 Pas de correction de S-shape Clusters 5x3 Zgen=0 cm Zgen=10 cm Zgen=20 cm Zgen=30 cm Zgen=40 cm Zgen=50 cm Zgen=60 cm Zgen=70 cm Zgen=80 cm Zgen=90 cm Zgen=100 cm Zgen=150 cm S-shape 2 clus53 2 est. - 2 clus53 0.02 -0.02 -1.4 1.4 Damien Prieur - LAPP - JJC 2003

Correction de la position Fit du décalage systématique par polynôme d’ordre 4 Interpolation des paramètres du fit en fonction de Z Cascade layer 1 layer2 Reconstruction Z vertex Corrections  layer1  layer2 Utilisation d’un algorithme itératif utilisant la paramétrisation précédente pour corriger la position reconstruite Convergence en 3 itérations Damien Prieur - LAPP - JJC 2003

Correction de la position Cluster 5x3 + corrections 2 est. - 2 clus53 -0.03 0.03 Zgen=0 cm Zgen=10 cm Zgen=20 cm Zgen=30 cm Zgen=40 cm Zgen=50 cm Zgen=60 cm Zgen=70 cm Zgen=80 cm Zgen=90 cm Zgen=100 cm Zgen=150 cm Damien Prieur - LAPP - JJC 2003 Basic iterative correction algorithm using previous parametrisation Correct rather well layer 2 position up to 100 cm

Damien Prieur - LAPP - JJC 2003 Résolution angulaire Résolution angulaire Résolution sur la position du vertex La reconstruction standard donne de meilleurs résultats jusqu’a 30 cm Au delà, les corrections spécifiques au photons pointants ne sont plus valides et contribuent à dégrader la résolution L’utilisation d’un algorithme de correction et de clusters 5x3 permet d’améliorer la résolution. Damien Prieur - LAPP - JJC 2003

Damien Prieur - LAPP - JJC 2003 Résumé n’est plus valide pour des photons non pointants Donne lieu à des décalages systématiques lors de la reconstruction des positions 1 / 2 Un algorithme de correction spécifique permet d’améliorer la résolution L’effet de S-shape domine à petit Z, à corriger… La suite : La résolution obtenue semble acceptable pour le canal de désintégration GMSB étudié ( étude complète en cours / simulation rapide du détecteur ) Etude des profils transversaux de gerbes et de leur dissymétrie Tests en faisceaux - printemps 2004 Damien Prieur - LAPP - JJC 2003

Damien Prieur - LAPP - JJC 2003 Le détecteur ATLAS Spectromètre à muons Monitored Drift Tubes (MDT) Cathode Strips Chambers (CSC) Resistive Plate Chambers (RPC) Thin Gap Chambers (TGC) 8 aimants toroïdaux Les calorimètres Electromagnétique Hadronique Solénoïde 2T Détecteurs internes Détecteur a pixel Semi-Conductor Tracker (SCT) Transition Radiation Tracker (TRT) Caractéristique du détecteur Longueur: 44 m, Diamètre: 22 m Poids: 7000 t Point d’interaction des faisceaux Damien Prieur - LAPP - JJC 2003