Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 DØ et … LHC 1- Les buts de la réunion (d’après DØ) 2- Etat de l’expérience 3- Les principaux résultats (cf conf. Hiver/Printemps)

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2 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 DØ et … LHC 1- Les buts de la réunion (d’après DØ) 2- Etat de l’expérience 3- Les principaux résultats (cf conf. Hiver/Printemps) 4- Luminosité prévue et programme de physique 5- Collaboration DØ - LHC Pierre Pétroff Réunion DØ – LHC 24 Avril 2003 Higgs

3 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Les buts de la Réunion Comment transmettre l’expérience acquise au Tevatron à nos collègues des expériences LHC ? Comment préparer le passage du Tevatron au LHC tout en ne “gâchant” pas les possibilités de découvertes dans DØ ?

4 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 18 pays 79 instituts ~700 physiciens DØ-France: IN2P3 (6 instituts) (+ LPC Clermont ?) et SACLAY ~70 physiciens et doctorants La collaboration DØ

5 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 La prise de données Luminosité intégrée totale : 200 pb-1 (Run 1: 140 pb-1). par semaine : 5 pb-1 (3x mieux qu’au Run 1). au pic : 3 x 10+31 (2x mieux qu’au Run 1) Semaine du 14-20 Avril Lumi. intégrée: 7pb-1 efficacité: 90% Le Run 2 a démarré en Avril 2001

6 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Efficacité de la prise de données 0.90

7 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 D0 Weekly Summary: March 31th to April 6th Delivered Luminosity and operating efficiency –Delivered 5.7pb -1 –Recorded 4.8pb -1 (85%) Reasonably smooth data taking –~5% front-end busy at ~1.1kHz Level 1 accept rate –~5% hardware/software failures during beam time –~5% “natural” pauses: begin/end store, change prescales, etc. Total number of events collected –12 10**6 –All events have been reconstructed on the farms Day of the week Record: 4 E31 cm-2 s-1

8 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Le détecteur DØ Détecteur de traces interne : traces chargées 4 plans de détecteurs Si double face 8 couches de fibres scintillantes à lecture stéréo Solénoïde supra de 2 T Calorimètre Uranium - Argon liquide: très hermétique et à fine granularité identification : jets, photons, électrons mesure pureté argon: LPSC (ex ISN) calibration en ligne : LAL-LPNHE Déclenchement sélectif de la prise de données: 25 MHz à l’entrée  ~ 25 - 50 Hz niveau trigger L3 Trigger L2: carte de décision LAL Chambres à muons + aimant toroïdal (fer magnétisé)

9 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Le détecteur DØ amélioré Conçu pour reconstruire les électrons, muons, taus, les jets et l’énergie transverse totale, identifier les quarks b ~100% opérationnel

10 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 mesure des vertex  e + e - Secteurs de Silicium “Tomographie” du détecteur interne Reconstruction de traces à faible impulsion pT > 200 MeV/c Merci à Guennadi Borissov !

11 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Observation de résonances K   p    K     

12 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 40 % d’efficacité aux b pour 99 % de rejet du fond des quarks “légers” (établi sur des données réelles b  ) Paramètre d’impact des traces associées à un jet: proba que ces traces viennent du vertex primaire Jets de b  proba pique à 0

13 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Calibration du calorimètre par Z->e+e CPPM

14 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Z   +  -  e  h Selection : – isolated e p T > 15 GeV; – t candidate (jet) p T > 7 GeV – M T (e ) < 60 GeV (suppress W+jets) – M e t < 60 GeV (suppress Z+jets) Neural net used to tighten  ID (don’t consider 3-prong decays) Use like sign distribution as background estimator IRes

15 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Quelques résultats récents

16 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Résultats sur QCD Section efficace vs masse dijets Saclay/IRes

17 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Section efficace inclusive de production des b’s L’erreur dominante vient de l’échelle d’ énergie des jets + incertitude théoriques ! Consistent with Run I result (not fully corrected for lepton losses and branching ratio)

18 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Reconstruction de mésons B L= 40 pb -1 J/       J/  combiné à une trace ou à un K* et coupure sur la distance de vol 75000 x 0.17  13000 b’s B +  J/  K + B d  J/  K *o B d  J/  K o

19 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Durée de vie des mésons B inclusif: = 1.561  0.024 (stat)  0.074 (sys) ps = 1.564  0.014 ps (PDG) B chargé: = 1.76  0.24 (stat) ps

20 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Premiers pas vers la physique du B …et de la mesure de  m s B S  J/   b  J/  en attendant B s  D s 3 

21 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Nombre of Z(ee) candidats: 1139  42 ℒ  42 pb -1 Nombre of Z(  ) candidats: 1585  40 ℒ  32 pb -1 Bruit soustrait MC Z  ee, 

22 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Nombre de W(e ) candidats: 27370  898 ℒ  42 pb -1 W  e,  MC ℒ  17 pb -1 Nombre de W(  ) candidats: 7352  154 Saclay

23 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Section efficaces W/Z au TeVatron theoretical prediction: C. R. Hamberg, W.L. van Neerven and T. Matsuura, Nucl. Phys. B359 (1991) 343, CTEQ4M PDF

24 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 (échelle de Berends) La production de W+jets et de Z+jets représente la principale source de bruit de fond pour le Top et le Higgs W+jets  = 0.164  0.02  = 0.145  0.02 W+jets

25 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 nombreux états finals : –e/  + 4 jets 30% –2ℓ + 2 jets 5% –6 jets 44% –avec  21% et nombreux bruits de fond Mesure de la section efficace top anti-top p p t b W q q W b t l    Une mesure difficile ! dont 2 jets b

26 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003  - MTC Jet 1 Jet 2 IP SV IP SV Jet 1 Jet 2  +jets Candidate Event Double tag event

27 Pierre Pétroff 26 Tous les canaux combiné: prédiction théorique à 1.96 TeV:  (tt ̅ )  6.7 to 7.5 pb et ~8.8 pb au NNLO DØ RunII Preliminary Section efficace de production du top LAL/LPNHE/Saclay

28 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Recherche du H W W* q q̅q̅ W/Z H H b b̅b̅ high mass low mass g g H t Higgs

29 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Région de basse masse Jet multiplicity in Z+jets events d/  (d)  +jet events dijet invariant mass in W+jets events  Comprendre le bdf W+jets et Z+jets  tagging du b

30 Pierre Pétroff 29 H   H t   W H   Branching ratio in  :  in SM, very low: ~ 10 -3 -10 -4  enhance in extensions like Fermiphobic, Topcolor Higgs Br (h   ) = 1 Search for Topcolor Higgs:  ℒ  52 pb -1  2 isolated EM, E T > 25 GeV, no track matched, mass window cut  SM background: Z/ , QCD approaching region of interest New M  = 202 GeV

31 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Jets +mE T Preliminary results P T leading jet > 100 GeV # evts ME T bin QCD fit Total bkg Data 95% CL  X  (pb) > 70 GeV 17.4  7.9  2.718.4  7.9  2.7 74.2 > 80 GeV 8.5  5.0  1.79.5  5.0  1.7 63.8 > 90 GeV 4.2  3.0  1.05.1  3.0  1.0 43.1 > 100 GeV 2.0  1.7  0.62.7  1.7  0.6 32.7 Squarks et gluino +Susy avec leptons (RPV ou pas) +Leptoquarks

32 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Views of the highest E T event (180 GeV) Jets +mE T

33 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Expertise “hardware” - Calorimètre - électronique “Front End” LAL/LPNHE - calibration LAL/LPNHE - Mesure pureté Argon LPSC - Trigger L1 Saclay - Détecteur de  vertex (silicium ) CPPM - Trigger L2 compact PCI - firmware LAL

34 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Bloc diagram calo trigger level 1 upgrade statut: - accord de la hiérarchie de Saclay pour aller jusqu'au bout d'un prototype; la suite = encore à voir - le PCB de la carte ADF se termine - tests du prototype prévus cet été + automne - ces tests se feront grâce aux cartes de « splitter »: un splitter installé en janvier

35 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 La carte Processeur L2beta 7 Mhz 6 kHz 1 kHz : Design 7 Mhz 1.2 kHz 600 Hz : Now 1 seule alpha par crate 1 carte “Admin” + N cartes “Worker” par crate  Cartes processeurs L2beta pour remplacer les cartes L2alpha défaillantes: Collaboration LAL/Uva Design : Service Electronique (SE) du LAL Fabrication : Techci (PCB) + Thales (assem.) Firmware FPGA Xilinx : SE LAL Chassis VIPA64 + Mbus (A32/D128, Fermi) cPCI/VME, cPCI/Mbus Tests prototypes/Série : LAL/Uva/Maryland/Fermilab

36 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 La carte Processeur L2beta Production : 2 protos (03/02), 2 pré-series (07/02) + 40 cartes dont 2 CDF (01/03) Firmware : OK Software : presque OK + tests mai Intégration dans D0 : mai 2003 Mode multi-processeurs : été 2003  Premier événement réél dans le chassis L2MUC (muon central) : 31 mars 03 Mbus Lbus cPCI L1 Accept 5 sources (sur 16) d’un événement Conclusion : Design + protos + tests + fabrication + integration 2 ans !

37 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Transfert de “savoir” Identification et mesure des objets physiques : - muons Saclay - e/  CPPM/LAL/LPNHE/LPSC - jets et Et miss IPNL/LAL/LPNHE - tagging du  et du b IRes/LAL/LPSC - calibration calorimètre CPPM/IPNL Analyse - QCD IRes/Saclay - W/Z Saclay - Top IRes/LAL/LPNHE/Saclay - “Nouveaux Phénomènes et Higgs” CPPM/IRes/LAL/LPNHE/LPSC/Saclay/ IPNL Calcul Programmation C++ Centre de Calcul gestion des données et démarrage de Grid CPPM/IPNL/LAL

38 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Analyse et MC Ferme PC FNAL –200 CPUs  –20M évents/jour Extérieur de Fermilab –production Monte Carlo –création des centres régionaux d’analyse (RAC) CCIN2P3 Site de production Monte Carlo (~12M evts  fin 2002) Centre Régional d’Analyse (transfert régulier des  dsts ~ 5 TB) Re-reconstruction Grand succès des tests SAM-HPSS et SAM-Grid à Lyon !

39 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 scheduled shut-down Plan pour le futur

40 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 2fb -1 –Measure W mass ± 15 MeV –Measure top mass ±3 GeV –Directly exclude m H = 115 GeV –SUSY Higgs search @ large tan  –Constrain the CKM matrix 5 fb -1 –3  Higgs signal @ m H = 115 GeV; –exclude Higgs 115-125, 155-175 GeV –exclude much of SUSY Higgs parameter space –possible discovery of supersymmetry in very large fraction of minimal SUSY parameter space 10 fb -1 –3  Higgs signal m H = 115-125, 155-175 GeV; –exclude Higgs over whole range 115-175 GeV –possible discovery of supersymmetry in larger fraction of parameter space 15 fb -1 –5  Higgs signal @ m H = 115 GeV; –3  Higgs signal 115-175 GeV Top quark mass (GeV) W mass (GeV) 2001 m t  2 GeV m W  15 MeV Standard Model Supersymmetry Les objectifs physiques

41 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Une petite statistique sur les thèses..peut en dire plus que tous les discours … Année de soutenance 2000200120022003200420052006 Nb thèses 1245663 En moyenne 3 thèses par groupe en ce moment perspective d’une autre dizaine de thèses vers 2007-2008 SujetNb de thèses Susy - extra dim – lepto quarks 8 ttbar et single top (V tb )5 Higgs (Standard et Susy)6 QCD1

42 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Quelle stratégie ? Les thèses Parmi les étudiant(e)s ayant soutenus leur thèse 3 ont rejoint une expérience LHC, 3 sont restés dans DØ Les autres attendent les résultats des commissions !  thèses communes DØ-LHC (cf Sylvain Négroni au CPPM) ? Les postdocs - Bourse Marie Curie sur un sujet commun : au LAL étude du fond QCD  sur DØ et du Higgs en  sur Atlas - Analyse sur DØ et tests détecteurs sur LHC ? Les physiciens de LHC pour un temps dans DØ ? Et conclusion..pour cette présentation..

43 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Réserve

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47 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Le TeVatron Injecteur principal & Recycleur Tevatron Chicago  source p Booster CDF DØ p p p p 1.96 TeV CDF DØ

48 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Prévision jusqu’à la fin 2003 minimum requis objectif prévu Luminosité attendue en 2003 : 300 pb-1

49 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Détecteur de  vertex ~ 2.4 m - ~800,000 canaux de lecture - 4 couches cylindriques séparées par 6 (F-)disques transverses - 4 (H-)disques vers l’avant - détecteurs simple+double faces - reconstruction 3D des traces identification des jets de quark b ! vertex d’interaction dans le SMT

50 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Résumé des sections efficaces W/Z  (W) Br(W  e ) = 3054  100 (N W )  86 (sys)  305 (lumi) pb  (Z) Br(Z  ee) = 294  11 (N z )  8 (sys)  29 (lumi) pb  (W) Br(W  ) = 3226  128 (stat)  100 (sys)  323 (lumi) pb  (Z) Br(Z  ) = 264  7 (stat)  17 (sys)  26 (lumi) pb Z   WW

51 Pierre Pétroff 50 Région de “grande” masse H  WW*  ℓ + ℓ - ̅ Dimuon channel  signature: ee, e ,   +Et miss  bdf: Z/y*, WW, tt ̅, W/Z+jets, and QCD Expected BackgroundData  -ID / P T > 15GeV1419  19 (stat)1414 20 < m  < 75 GeV264  10 (stat)266 E ̸ T > 20 GeV 66.1  4.7 (stat)68  (Jet, E ̸ T ) > 0.5 60.6  4.6 (stat)66 50 < m T ( , E ̸ T ) < 200 Gev 3.6  1.3 (stat)5  (  ) < 20.32  0.01 (stat)1 ee and e  channels ℒ  48 pb -1

52 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 H  WW*   +  - ̅  (  ) cut ℒ  48 pb -1  (  ) before selection cuts  Higgs: spin correlation: ℓℓ parallel  Z/y and QCD: ℓℓ back to back m  = 52.5 GeV/c 2 1 candidate:  P T (    =33.7 GeV, P T (    =23.7 GeV, E ̸ T = 45.7 GeV   (  ) = 1.84, m(  ) = 52.5 GeV, m T = 60.3 GeV after selection cuts

53 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Reconstruction des W (masse transverse): + coupures topologiques 1ère mesure de la section efficace ttbar au Run 2 autre mesure possible avec l’identification des b W QCD DØ Run II Preliminary

54 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Identification des leptons tau Utilisation d’un Neural Net qui combine la réponse du calorimètre (isolation et profil des gerbes) et des traces chargées : tau = jet collimé isolé, avec un nombre de traces plus faible que dans les jets de quark 4 types de tau : 1 trace sans énergie em (  ) 1 traces et depôt em (  º)  2 traces (  3  (  º)) dépôt em, sans trace associée Recherche de Z  candidats  fond “  ” échelle linéaire logarithmique IRes

55 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 Z   +  -  e 

56 Pierre Pétroff DØ-LHC 24 Avril 2003 b-tagging Next step towards study of W/Z + H(  bb) production is b-jet reconstruction b tagging is performed using secondary vertex reconstruction Lepton from semileptonic decay of b is very useful Positive IP Negative IP Impact Parameter > 0  track cross jet axis after closest point Jet track Resolution b enhanced  + jet sample Interaction point Impact Parameter < 0  track cross jet axis before closest point