Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003

Conseil Scientifique LPNHE DØ LPNHE Run IIa  Run IIb État du Tevatron et du détecteur DØ Bref rappel des activités du groupe Bref rappel des objectifs en physique Top et Higgs Luminosités attendues au Run II Étapes de Physique du Run IIb Proposition de participation au Run IIb

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 État du Tevatron démarrage avril 2001, depuis mars 2002: augmentation  3 de la luminosité instantanée: 11.8  s -1 cm -2  36.1  s -1 cm -2 performance du Run I de 25  s -1 cm -2 dépassée le 26/7/2002: “Sequence 13” fixed Tev x 1.40 “New-new” injection helix Tev x 1.15 “Shot lattice” AA x 1.40 Pbar emittance at injection Tev/Lines x 1.20 Pbar coalescing improvement MI x 1.15 améliorations supplémentaires: Longitudinal dampers to stop ss blowup Tunes/coupling/chromaticities at 150/ramp/LBOrbit smoothing Separators scan F11 vacuum

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 État du détecteur DØ tout le détecteur est en place depuis juin 2002 changement de l’acquisition (L3) basée sur des composants Ethernet commercial qualification du Forward Pre Shower (FPS) et du Forward Proton Detector (FPD) qualification du L1 Central Track Trigger (CTT): communication établie avec le L1Muon et la DAQ Silicon Track Trigger (STT) en voie de finalisation

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 État de la prise de données prise de données depuis avril 2001 les données sont utilisées pour les analyses de physique depuis l’installation complète du Central Fiber Tracker (CFT) en juin 2002 lot de données pour les résultats des conférences d’hiver 2003: 75pb -1 ~ 202 M événements (Commissioning etc.) CFT Fully Instrumented CFT Axial Instrumented semaine du 30/12-5/1: efficacité: 92%

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Résumé de la prise de données 2002 Month Delivered Del. Rate Recorded Efficiency Events Offline (pb -1 ) (nb -1 /h) (pb -1 ) (%) (millions) (pb -1 ) Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan  amélioration visible des performances de la machine et de l’efficacité de DØ

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Trigger/DAQ Spec: 5 kHz 1000 Hz50 Hz tape Current Max:1.2 kHz 50 Hz 1000 Hz Level 2Level 1 Level 3 L1 –déclenchement sur l’information Cal & Muon –CTT qualification en cours L2 –utilise CAL, Muon, Global –CTT & PS, STT qualification en cours –augmentation du taux début 03 avec les cartes “bêta” DAQ –été 2002: installation de l’acquisition L3 basée sur des éléments commerciaux (Ethernet/Single Board Computer/Cisko Switch) –atteint le taux requis de 1 kHz

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Reconstruction données/MC CCin2p3 site de production MC volonté pour que Lyon devient un RAC Ferme PC FNAL –200 CPUs  –20M évents/jour Offsite –production Monte Carlo –création des centres régionaux d’analyse (RAC)

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 La Collaboration DØ 18 pays Europe (8), Asie(4) et Amérique du Nord, Centrale et du Sud 73 institutions & laboratoires 33 US 40 non-US dont 6 In2p3 646 physiciens 334 US 312 non-US dont 59* In2p3 * personnes sur la masthead

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Expérience DØ au LPNHE Le groupe du LPNHE a rejoint l’expérience D0 le 1/1/98, avec le LAL, le CPPM et l’ISN Grenoble, rejoints plus tard par l’IPNL et l’IReS, avec comme engagement de travailler sur le calorimètre et en proposant d’étudier la physique du top et la recherche du Higgs (préparation à la physique du LHC). Composition du groupe: B. Andrieu U. Bassler G. Bernardi S. Trincaz-Duvoid S. Beauceron (thèse ) E. Busato (thèse ) J.-R. Vlimant (thèse ) ITA (jusqu’en 2001) P. Bailly, J.F. Huppert, E. Lebreton, H. Lebbolo, A. Vallereau Anciens membres du groupe F. Machefert (ATER 2000  CNRS) F. Fleuret (habilitation en 2001) B. Olivier (thèse en 2001) T. Kurca (visiteur ) Renforcement souhaité cette année, si possible par un CR1

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Axes de Travail En bon accord avec les engagements pris en 1998 Calorimètre –Calibration On-line –“Commissionning” –Suivi du Calo Groupes ID –Calo Task Force –Jets/Missing E T –EM-ID Groupes de Physique –(SUSY) –Top –Higgs Calcul –Lyon / Paris / FNAL

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Infrastructure A. Jonckheere, L. Duflot Reco and L3 filters integration EM ID U. Bassler V. Büscher Muon ID F. Deliot S. Soldner-R. Jet/ME T ID G. Bernardi L. Groer Tau ID D. Chakraborty Y. Gerstein Global Systems and Production I. Bertram, M. Diesburg, J.Yu Data Access and Databases L. Lueking, R. Brock Algorithms H. Melanson S. Choi (deputy) Software and Computing A. Boehnlein, J. Qian b ID F. Filthaut M. Narain Luminosity M. Begel H. Schellman Fwd. Proton S. Novaes M. Souza Simulation Q. Li, S. Protopopescu SMT H. Fox, E. Kajfasz Spokesmen G. Blazey J. Womersley Trigger Simulation D. O’Neil, S.Protopopescu Advisory Council Chair: U. Bassler Institutional Board Chair: T. Wyatt SMT Y. Kulik Calorimeter/PS L. Sawyer A Turcot Muon system C. Clément M. Mulders Global Tracking V. Kuznetsov H. Greenlee Calibration/ Alignment G. Gutierrez T. Yasuda CFT M. Hildreth Data Tiers (S. Protopopescu) Level 3 filtering T. Wyatt D. Claes Vertexing G. Lima, G. Watts Triggermeisters T. Diehl, E. Gallas, T.Toole CFT/CPS/FPS G. Ginther Calorimeter N. Parua U. Bassler ICD (A. Stone) A. White Central Muon T. Diehl Fwd Muon (D. Denisov) Solenoid R. Smith Luminosity Monitor B. Casey Online S. Fuess, P. Slattery FPD A. Brandt Run Coordinator D. Denisov A. Stone (Deputy) Electrical Operations: R. Hance Mechanical Operations: R. Rucinski Trigger Board Chair: N. Varelas Offline Resources Board Chair: A. White Physics Coordinator B. Klima Jet Energy Scale A. Goussiou I. Iashvili B Physics B. Abbott V. Jain New Phenomena G. Brooijmans G. Landsberg QCD J. Krane C. Royon Top E. Barberis C. Gerber WZ G. Steinbrueck M. Verzocchi Higgs J. Hobbs A. Kharchilava Online S. Fuess P. Slattery DAQ D. Chapin G. Watts Trigger R. Lipton Event Generators (S. Protopopescu) D0gstar S. Kunori D0sim program (Q. Li, S. Protopopescu) Fast simulation S. Eno Speakers Bureau Chair: G. Bernardi

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Le fonctionnement du détecteur D Ø Spokesmen J. Blazey J. Womersley Particle Physics Division Fermilab Director M. Witherell Associate Director for Research H. Montgomery Mechanical Department Electrical Department DØ Experiment Department Shift Captain Shift Physicists Technical Personnel Run CoordinatorSubdetectors Coordinators D0 France: (U.Bassler), Eric Kajfasz 3 capitaines de D0 France (U. Bassler, G. Bernardi, C. Royon) total des shifts fournis par labo depuis avril 2001: LPNHE: /p* CPPM: /p IReS: /p ISNG: /p LAL: /p IPNL: /p moyenne DØ 19.3/p * personnes sur la masthead

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Qualification du Calorimètre variation des pedestaux en fonction des cellules SCA études en cours pour les signaux de calibration pulser shaper output pulser ADC- readout La calibration électronique a été un des outils importants pour la qualification de l’électronique du calorimètre. Quelques résultats: inversion des résistances d’adaptation “pleine échelle” ADC/BLS comparaison des signaux de calibration après mise en forme et à la sortie ADC perte d’un facteur ~1.4 sur la pleine échelle non-linéarité des SCA à basse énergie comparaison de la réponse à la calibration gain1/8 très bonne linéarité des pulseurs

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Infrastructure pour la calibration PROCEDURE DE CALIBRATION : 2-3 fois/semaine détermination des pedestaux:  ped ,  détermination des constantes de calibration: gain1, gain8 ONLINE DATABASE: constants ordonnées par crate#, card#, channel # OFFLINE DATABASE: format optimisé pour la reconstruction après validation copy RECONSTRUCTION: 0-suppression intercalibration des canaux et des gains constantes mises à jour L3: “golden sample ” TRIGGER: pas de calibration BLS: 0-suppression constantes mises à jour finalisation prévue pour la fin du shutdown de février

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Reconstruction E T miss données avril-mai données juin-juillet changement de 0-suppression qualité des données du calorimètre basée sur la reconstruction de E T miss, ses projections et sa “largeur” contribution à la détermination du seuil de 0- suppression optimal implémentation d’une 0- suppression 2/4-  en cours de développement détection des zones chaudes intermittentes: identification des problèmes de timing sur certains cartes de BLS-contrôler

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 NADA: suppression des cellules chaudes Identification des dépositions d ’énergie anormales dans le calorimètre calorimètre AIDA - Run I: seulement les dépôts d’énergie des cellules isolée longitudinalement sont considérés  bonne efficacité (99%) mais taux élevé de mis identification!! NADA - Run II: le critère d’isolation tient compte de toutes les cellules voisines  efficacité encore bonne (90%) et faible taux de mis identification (0%) !!  abaissement du seuil d’énergie possible taux de mis identification encore faible (< 1%) Inclus dans la reconstruction de DØ depuis 2001  D0-note 9/ , D0-note 10/ , D0-note 12/ amélioration la reconstruction de E T miss

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Identification des cellules chaude distribution de  E t miss  pour 1000 événements les cellules chaudes isolées trouvées par NADA peuvent être corrélées à des périodes de E T miss importante NADA est également implémenté pour l’utilisation de E T miss au niveau L3 données août-octobre

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier suppression: E t miss et  E T 1.5  2.0  2.5  1.5  2.0  2.5  ajustement pour des événement biais minimum du ratio E T miss /  E T : C + N x  E T + S x   E T à 1.5  et 2.0  la contribution du bruit est dominante à 2.5  le signal enregistré dans les événements biais minimum est visible Linear Fit  /10 Function  /9 Linear Fit  /8 Function  /7 Linear Fit  /6 Function  2 8.8/7

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 L’influence du bruit sur les Jets étude de la contribution des “faux jets” pour différents algorithmes de suppression de bruit estimateur utilisé: f90 = fraction du nombre de tours (0.1  0.1) produisant 90% du E T jet /nombre total des tours Cone R=0.5 N2/N1  7.5  N2/N1  16  N1 N2 N1 N2 N1 N2/N1  7.5  Current algo Without CH layers Without CH layers and neg cells Influence importante des cellules à haut bruit (calorimètre hadronique extérieur) peu d’effet dû aux cellules négatives

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Calibration électromagnétique échelle absolue établie à partir de Z  ee vérification de la linéarité avec des résonances à basse énergie (J/ ,  ) comparaison tracking/calo par E/p calibration avec les événements W: test de Kolmogorov sur les spectre de masse transverse continuation du travail de Sergey Burdin vérification des résultat en Z  ee à plus haute statistique

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 État du Calorimètre DØ Run 2 Preliminary J/   ee M = 2.98 GeV  = 166 MeV   Three-jet event E T jet1 ~ 310GeV, E T jet2 ~ 240GeV E T jet3 ~ 110GeV, E T ~ 8GeV Z  ee utilise pour calibration e.m. E T on multijet data DØ Run 2 Preliminary  (E T )~7GeV Present performance of  (E T ) from incl. di-electrons with at least one track match (mainly Z, Drell-Yan)

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 La physique du Top et du Higgs au Run II Premières mesures pour le Run II sur le Top Section efficace de production ttbar à une énergie plus élevée; masse du Top avec une statistique plus importante U. Bassler, thèse de J.R. Vlimant  2005 Recherche de production électrofaible du Top B. Andrieu, thèse de E. Busato  2005 Recherche du boson de Higgs Canal WH  l b bbar difficile avec 2 fb -1, Run IIb?  mesure sec.eff. W b bbar G.Bernardi, S. Trincaz-Duvoid, thèse de S. Beauceron  2004 DØ CDF

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 W  e +jets Événements W/Z boson + multijet W+  2jets spectre de masse transverse Distribution de la multiplicité des jets Physique du Top: W+  3jets, Z+  2jets Physique du Higgs: W/Z +  2jets Nécessite un excellent étiquetage des b-jet reconstruction des vertex secondaires étiquetage par lepton mou Z+-Z+-

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Production de ‘Single’ Top 1) 2) 3) 4) 1) et 2): Fusion W-parton : Processus dominant 3) Production t W 4) Production t b en voie s : Important au Tevatron, difficile au LHC Signal: un ou deux b-jets énergétiques une désintégration de W q W q t b b Signal : W+b+q (Au LHC: 244 pb) (Au LHC: 10 pb) Canal W-g Voie s – W *

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Contraintes indirectes sur le Higgs Impact sur la masse du Higgs avec  m W = 20 MeV,  m t = 1 GeV,  = 10 -4, et les valeurs centrales actuelles M. Grünewald et al., hep-ph/ Mesures futures au Tevatron de la masse du W et du Top ( L /expérience)  m W 2 fb -1 ±27 MeV 15 fb -1 ±15 MeV  m t 2 fb -1 ±2.7 GeV 15 fb -1 ±1.3 GeV

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Potentiel de découverte du Higgs Combinaison de tous les canaux:

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Perspectives Tevatron 2003 Projets gain en L – Transverse dampers ~ 15-20% octupoles as alternative – Fix A1/P1 inj lines~ 10-20% – Open C0 aperture ~ 10% – Better focus at IPs ~ 0-10% smaller b*; local decoupling; shorter bunchlength – Beam-beam tuneup > 5% ? Tunes/coupling; TEL; smaller dp/p; shave in MI; RF noise; vacuum DoE Review, Oct'02 “aggressive pursuit of pbar intensity at low-beta, moderate on protons, about same emittances” problème majeur: interactions faisceau-faisceau mise en service du Recycleur 2 ème moitié 2003

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Luminosités attendues au Run II

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Upgrade Run IIb Le détecteur actuel a été conçu pour ~2fb -1 et 2  cm -2 s -1 Le but est d’accumuler ~10-15 fb -1 avant 2010 –dépasse la tolérance en radiations du détecteur de Silicium actuel –les luminosités instantanées plus élevées nécessaires (~ 5  cm -2 s -1 ) impliquent une amélioration du trigger Remplacement du détecteur de Silicium avec une version plus résistante à la radiation: améliorer la résolution du paramètre d’impact (étiquetage des b) par des couches supplémentaires et un tube à vide plus petit maintenir une bonne reconnaissance des traces à |  | < 2 Amélioration du Trigger déplacer les fonctionnalités plus en amont et augmenter les capacités générales du niveau L1 – maintenir les taux, temps morts - clustering des tours du calorimètre & filtrage digital - améliorer le trigger sur les traces pour faire face aux taux d’occupation plus élevés -combinaison des clusters du calorimètre avec des traces adapter les trigger des niveaux L2, L3 et l’acquisition en ligne Lehman Review de Septembre 2002 a recommandé de planifier le projet de base pour le Run IIb

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Autres Projets hardware pour le Run IIb? premières idées de Christophe de la Taille (LAL) pour un échange de l’électronique du calorimètre en discussion avec Hervé échanger l’ensemble mémoire analogique+ADC par des ADC rapides techniquement intéressant permettrait un fonctionnement plus souple du calorimètre amélioration en précision mais: défaillances des mémoires analogiques corrigibles par software pour l’instant – études finales en cours grands investissements humains et financiers échelle du temps de construction  commissioning alternative: faire de la physique avec le détecteur actuel

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Étapes du programme de Physique du Run II (a) Mesure de la section eff. de production du Top à 2 TeV (avec b-tagging) Amélioration de la précision sur la masse du Top (  ±4-5 GeV ) Recherche de SUSY au delà du Run I (lumi et effet de seuil: 30-40%) Recherche du SUSY grand tan ß Mesure de la section efficace W bb Mesure de la masse du Top: ± 3 GeV et de la masse du W: ± 25 MeV Première observation de la production électrofaible du Top (et x-sec) Exclusion directe de m Higgs = 115 GeV Avancées dans les recherches de SUSY et SUSY Higgs Recherche des dimensions supplémentaires à l’ échelle de 2 TeV 300 pb -1 : Début 2004 Thèse S. Beauceron fb -1 : Printemps 2005 Thèses E. Busato, J-R. Vlimant

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Observation possible (3  ) du Higgs m Higgs = 115 GeV Sinon exclusion du Higgs Standard entre 115 et 130 GeV et entre 155 et 170 GeV Exclusion quasi totale du Higgs SUSY (!) Tests poussés des modèles supersymétriques minimaux Mesures améliorées de m Top et m W  contrainte indirecte forte sur m Higgs Séparation voie s et voie t dans le single Top, compétitif avec le LHC 5 fb -1 : Habilitation S. Trincaz-Duvoid +2 thèses “nouvelle génération” Observation possible (5  ) du Higgs mH = 115 GeV Observation possible (3  ) du Higgs mH = , GeV Précision maximale au Tevatron pour le Top, le W et la physique du B Si non observation: Exclusion à 95% CL du Higgs entre 115 et 180 GeV Recherches extensives en supersymétrie fb -1 : Étapes du programme de Physique du Run II (b)

Conseil Scientifique LPNHE - 17 janvier 2003 Projet Scientifique du Groupe DØ – Paris souhaite continuer sur le Run II jusqu'à une luminosité d'au moins 5 fb -1 afin d'arriver à des conclusions significatives sur le programme de physique engagé actuellement (Top et Higgs) Les thèses en cours devant toutes être terminées en 2005, une deuxième série de thèses sera lancée pour exploiter pleinement les données accumulées correspondant à cette luminosité, thèses qui se termineront autour de Le groupe sera donc fortement engagé sur DØ au moins jusqu' à cette date. Au delà de 2008, l'intensité de la participation du groupe à D0 dépendra des résultats obtenus et des performances du Tevatron. Certains membres du groupe souhaitent profiter de l'expertise acquise dans D0, à la fois sur la qualification du calorimètre et sur l'analyse de la physique pp pour aider à la mise en route d'ATLAS au niveau du détecteur et des analyses de physique à partir de 2006.