PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 1 Dapnia/SPP Etude du canal Higgs ZZ* 4 leptons (e ±,µ ± ) dans ATLAS Introduction Stratégie danalyse Quest ce qui a été fait depuis le TDR ? État actuel de lanalyse Conclusion µ µ µ µ

PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 2 Introduction: SM Higgs (section efficace et BR) BR bb WW ZZ LEP excluded H ZZ(*) 4l (e,µ) : signature claire et bruit de fond réduit Région en masse dintérêt: 130 GeV < m H < 2m Z Dans cette région de masse, la largeur de Higgs est étroite résolution du détecteur en leptons est très importante

PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 3 Introduction: Signal et Bruits de fond Signal(mH=130GeV) ZZ 4 ZZ 2 2 ttbar Zbb Signal: H ZZ(*) 4l H ZZ(*) 4l section efficace 2-4 fb pour pour 130 GeV < mH < 2mZ Bruits de fond: Irreductibles Irreductibles ZZ(*)/(*) 4l ZZ(*) / (*) 4l ZZ(*)/(*) 2l 2 ZZ(*) / (*) 2l 2 Reductibles Reductibles Zbb 4lX resonnant Zbb 4lX resonnant tt WbWb 4lX non resonnant tt WbWb 4lX non resonnant H 4 µ signal et bruits de fond

PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 4 Depuis 2003, plusieurs groupes ont travaillé sur ce sujet Groupes : Univ. of Athens, Univ. of Bern, Calabria, CERN & INFN-LNF, Dubna, Dapnia/Saclay, MPI, Rome, Univ. of Thessaloniki, Weizmann Institute, Univ. of Wisconsin, Sheffield University Dans le but : –Validation de la chaîne de reconstruction dans Athena –Évaluation des performances de leptons –Développement de nouvelles techniques danalyse (e.g likelihood, NN) pour améliorer la significance De TDR - période Data Challenge 1 (DC1) –Générateurs: Zbb: générateur « AcerMC » est utilisé Nouveau layout du détécteur –Analyses: Complètes, réalisées avec la simulation complète du détecteur et avec une statistique importante (~1M dévénements par canal); plusieurs publications. Activité au sein du groupe Higgs ATLAS

PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 5 Stratégie danalyse Sélection du signal Objectif: déclencher la recherche du signal –Coupures en Pt de leptons (coupures trigger) –Coupures en masse de di-leptons m ll (réduire le bruit de fond réductible tt, Zbb, Z* + les désintégrations en cascade) Rejection du bruit de fond Objectif: Réduire le bruit de fond réductible dun facteur Objectif: Réduire le bruit de fond réductible dun facteur ~100 après coupures cinématiques pour lavoir à 10% du bruit de fond irréductible (protection contre les incertitudes théoriques) ~100 après coupures cinématiques pour lavoir à 10% du bruit de fond irréductible (protection contre les incertitudes théoriques) –Critères disolation de leptons utilisation de linformation des calorimètres utilisation de lID –Paramètres dimpact de leptons, 2 du vertex commun de 4l Reconstruction de masse H Objectif: améliorer la résolution en masse –Reconstruction combinée (calo+ID, spectromètre à muons+ID) –Ajustement contraint à la masse du Z 0

PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 6 calo tracker calo tracker Rejection du bruit de fond réductible Rejection utilisant le calo est plus efficace que celle dans l ID mais leffet du bruit dans le calo na pas été étudié Comparaison de deux méthodes disolation dans le canal H 4 μ Pt of ID tracks in a cone 0.2 around μ Pt of ID tracks in a cone 0.2 around μ

PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 7 Rejection du bruit de fond réductible Sommer les Pt de toutes les traces identifiées dans l ID dans un cône de rayon R= ( 2+ 2)= 0.2 autour d électron R= ( 2+ 2)= 0.2 autour d électron H 4e Paramètre dimpact /son erreur

PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 8 Rejection du bruit de fond par des méthodes de vertexing Méthode: recherche de vertex commun aux quatre muons en utilisant les paramètres des traces, les matrices de covariances et en prenant en compte la largeur du faisceau H 4 μ La combinaison de lisolation calorimétrique et du vertex commun permettent de réduire les bruits de fond réductibles du facteur 100 requis 2

PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 9 % m H = 130 GeV Combinaison de traces à la STACO (spectromètre a muons +ID) + ajustement contraint à la masse du Z m H (GeV)σ (GeV)σ (GeV) TDR ± ± ± ± ± ± 0.06 Détérioration de la résolution en masse ~10% par rapport au TDR due au nouveau layout du spectromètre à muons et des effets du matériel dans l ID Résolution en m H pour le canal 4 µ

PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 10 Resolution en mH (exemple a 130 GeV) 2e2 µ = 1.65+/ e = 1.46+/-0.07

PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 11 Significances obtenues pour L = 30 fb -1 Rappel: Cest seulement en combinant les 3 canaux quon peut obtenir une significance a 5 pour H 4leptons 4µ4µ2e2µ4e Nombre devenements du signal a mH =130 GeV Nombre devenements du bruit de fond Significance Poisson pour mH=130 GeV H 4μ à la fin de lanalyse Signal(mH=130GeV) ZZ 4m ZZ 2m2t ttbar Zbb

PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 12 De DC1 vers les nouveaux échantillons CSC Générateurs: –Signal : produit par (gg +VBF) pour étudier les caractéristiques des 2 processus Analyses: Simulation: passage de G3 G4 Détecteur: changement de « layout » Utilisation de données du faisceau test dans les analyses Higgs (pour les électrons) Combinaison ID+CALO pour améliorer la résolution en masse du Higgs (thèse de N. Kerschen) Premières simulations avec « full pile-up » et bruit de fond de la caverne (pour les muons) Pas danalyses complètes mais plutôt des estimations des performances pour étudier leffet de plusieurs changements (simulation, layout e.t.c) Échantillons CSC: –Beaucoup defforts pour étudier et comprendre en détail les performances de détecteurs et utiliser les nouveaux outils danalyse

PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 13 H 4e: nouvelle calibration du calorimètre Utiliser les données du faisceau test H8 dans les analyses Higgs à basse masse Recalculer les poids longitudinaux dans la parametrisation de Erec La linéarité est améliorée Effet sur la résolution en masse avant la nouvelle calibration = 1.71+/-0.1 après = 1.65+/-0.04 = 1.65+/ e

PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 14 Combiner le détecteur de trace et le calorimètre pour la mesure de limpulsion H 4e (N. Kerschen) Cette méthode consiste en un maximum de vraisemblance tenant compte des résolution en énergie du détecteur de trace et du calorimètre électromagnétique. Pour le détecteur de trace, la distribution de probabilité représentant la résolution du détecteur, peut être décrite par un breit-wigner asymétrique La résolution dans le calorimètre est décrite par une gaussienne détecteur de trace calorimètre Pt < 30 GeV σ= Résultat de la combinaison

PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 15 H 4e resolution sur la masse (N. Kerschen) Sans mesure combinée ID + Calo et sans contrainte sur le Z Avec mesure combinée ID + Calo sans contrainte sur le Z Avec mesure combinée ID + Calo avec contrainte sur le Z σ= 1.68±0.08 σ= 1.65±0.05 σ= 1.79±0.06 La méthode tenant compte de la largeur du Z consiste en un maximum de vraisemblance incluant la distribution vraie de la masse du Z et la résolution observée du détecteur sur la mesure de la masse du Z.

PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 16 Etude de performances de H 4 µ (full pile-up +bruit de fond de la caverne) H (180 GeV) 4 µ event view signal with full pileup + cavern background sample H(180) ZZ* 4µ signal +pileup +cavern bkgr efficiency for 4 µ ~81% H(180) ZZ* 4 µ signal efficiency for 4 µ ~81.3 % Combined ID-µ spectrometer efficiency using STACO Pas de dégradation de performances observée mais: la simulation du bruit en cours damélioration

PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 17 Conclusions Quest ce qui a été fait depuis le TDR: Etudes complètes avec des échantillons DC1 –Evaluation de performances de (e, µ) –Validation de la chaine de reconstruction –Développement de nouveaux algorithmes de rejection de bruit de fond Ce quon doit faire maintenant: –Analyses dans de conditions réalistes (bruit électronique, pile-up, bruit de la caverne, detector as built) –Evaluer les performances avec le nouveau layout –Adaptation des analyses aux nouveaux format des outils (ESD, AOD,AAN)