Détection de nouvelles particules massives via l’utilisation des traces, de l’énergie transverse manquante et des jets dans le détecteur CMS Loïc Quertenmont.

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1 Détection de nouvelles particules massives via l’utilisation des traces, de l’énergie transverse manquante et des jets dans le détecteur CMS Loïc Quertenmont Université Catholique de Louvain Center for Particle Physics and Phenomenology FRIA – 31 Octobre 2007

2 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be2 Résultats principaux du mémoire Jets de dépôts calorimétriques Jets de dépôts calorimétriques corrigés Jets de traces flux de particules » Jets d’objets du « flux de particules » Objectif : mesurer les performances de différents algorithmes de jets au moyen de la reconstruction de M Z (et M Z’ ) Réaction : Algorithmes : Informations : - Dépôts calorimétriques, utilisées - Traces reconstruites, - Objets du «flux de particules» Réaction : PP  Z  qqbar Algorithmes : Cone et Fast KT Informations : - Dépôts calorimétriques, utilisées - Traces reconstruites, - Objets du «flux de particules» 05/04/07 « Jet reconstruction performance on Z and Z' hadronic decays »,CMS Jets and Missing Transverse Energy Group, 05/04/07 « Jet reconstruction performance on Z and Z' hadronic decays », CERN, Genève 04/10/07 « Energy Scale Corrections for Quark Initiated Jets »,CMS Jets and Missing Transverse Energy Group, 04/10/07 « Energy Scale Corrections for Quark Initiated Jets », CERN, Genève 18/10/07 « Particle Flow Performance for High pT Jets »,CMS Particle Flow and Tau-Identification Group, 18/10/07 « Particle Flow Performance for High pT Jets », Particle Flow Workshop, Paris Présentations à la Collaboration CMS :

3 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be3 Résultats principaux du mémoire Masse du Z reconstruite en utilisant des jets calorimétriques : Sans Pile-Up Avec Pile-Up (~ 5 Collisions Supp) Avec Pile-Up soustrait Méthode très performante ! Z Jets de dépôts Calorimétriques Jets de traces Jets d’objets « flux de particules » Jets de Hadrons (Vérité Monte-Carlo) en cours de finalisation : « Performance of the Kt jet algorithm in CMSSW » Un document officiel CMS (« CMS Internal Note ») est actuellement en cours de finalisation : « Performance of the Kt jet algorithm in CMSSW »

4 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be4 Signature des nouvelles particules massives Du fait de sa grande énergie centre de masse, le « Large Hadron Collider » permettra de mettre en évidence des particules très massives prédites par certains modèles théoriques au-delà du modèle Standard des particules élémentaires. Particule instable Particule instable Jets Signature : Jets et énergie transverse manquante Particule stable et sans charge électrique et/ou de couleur Particule stable et sans charge électrique et/ou de couleur Jets Signature : Beaucoup d’énergie transverse manquante et de possibles Jets (chaîne de désintégration) Particule stable et avec une charge électrique et/ou de couleur Particule stable et avec une charge électrique et/ou de couleur Trace non relativiste de grande impulsion Jets Signature : Trace non relativiste de grande impulsion (du fait de la grande masse) et de possibles Jets (chaîne de désintégration)

5 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be5 Signature comportant des jets et de l’énergie transverse manquante partie intégrante de la recherche doctoraleLe développement des outils liés à la reconstruction de ces observables fait partie intégrante de la recherche doctorale résultats encourageantsDes résultats encourageants ont déjà été présentés durant les réunions de collaboration de CMS ainsi qu’à un Workshop à Paris des algorithmes complexes innovants et très performants  La reconstruction des jets dans un détecteur comme CMS est un véritable challenge, qui nécessite des algorithmes complexes à la fois innovants et très performants l’énergie transverse manquanteliée à la reconstruction des jets  La mesure de l’énergie transverse manquante est fortement liée à la reconstruction des jets MSSM : M squark = M gluino = 700 GeV ATLAS

6 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be6 Particule stable portant une charge électrique et/ou de couleur La mesure de l’impulsion (P)La mesure de l’impulsion (P)  Déflection de la particule dans le champ magnétique  Déflection de la particule dans le champ magnétique (Tracker et/ou Chambre à muons) La mesure de la vitesse (β)La mesure de la vitesse (β)  Perte d’énergie dans le tracker (dE/dX)  Temps de vol mesuré par les chambres à muons Publicationen cours de réalisation : « Search for Heavy Stable Charged Particle with 1fb -1 at √s = 14 TeV » Une Publication est actuellement en cours de réalisation : « Search for Heavy Stable Charged Particle with 1fb -1 at √s = 14 TeV » R-Hadron de différentes masses Trace non relativiste de grande impulsion Signature simple permettant une analyse avec les toutes premières données de CMS !

7 Slides de Réserve

8 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be8 Le détecteur CMS

9 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be9 Principes des AlgorithmesMidPointCone Principe : les jets ont une forme conique. cône de rayon R. Les jets sont reconstruits à partir des particules contenues dans un cône de rayon R. itération L’endroit où le cône est placé est déterminé par itération. FastJet = KT Principe : Deux particules « proches » proviennent d’un même jet. recombinées Si deux particules sont proches :  elles sont recombinées. Si une particule est isolée : un jet  la particule est un jet. Itération Itération tant qu’il reste des particules MidPointCone FastJet Dépôt d’énergie ou Particule

10 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be10 Publication sur les Performances de Fast Kt Comparatif des différentes informations

11 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be11 Pile-Up : Schéma pile-up basse luminosité sans pile-up pile-up Soustrait Jet 1 ~ 40 GeV Jet 2 ~ 20 GeV Jet 1 ~ 50 GeV Jet 2 ~ 35 GeV Jet 1 ~ 40 GeV Jet 2 ~ 23 GeV

12 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be12 Publication sur les Performances de Fast Kt : Soustraction du Pile-Up

13 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be13 Résultat du mémoire : reconstruction du Z Z Jets de dépôts Calorimétriques Jets de traces Jets de « flux de particules » Jets de Hadrons (Vérité Monte-Carlo)

14 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be14 Résultat du mémoire : reconstruction du Z’ Z’ Jets de dépôts Calorimétriques Jets de traces Jets de « flux de particules » Jets de Hadrons (Vérité Monte-Carlo)

15 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be15 Correction pour jets initiés par un quark

16 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be16 Performance of Particle Flow for High Pt Jets

17 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be17 JES corrections pour le « flux de particules » Correction de l’échelle d’énergie des jets pour les jets de “flux de particules” Fast Kt avec D=0.6 Préliminaire Corrections pour les jets de “flux de particules” en fonction de l’impulsion du jet dans la région centrale du détecteur

18 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be18 1/β Vs P 0.1 < βγ < 0.9 K déterminé par l’expérience (proton/pions)

19 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be19 Utilisation des Jets et de la MET m squark = m gluino = 700 GeV ATLAS

20 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be20 MET à D0

21 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be21 Etude Monte Carlo Bug

22 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be22 Etude Monte Carlo Bug

23 31/10/2007 - UCL - CP3Loïc Quertenmont - quertenmont@fynu.ucl.ac.be23 Etude Monte Carlo Bug