G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Activités et Perspectives du groupe DØ LPNHE État du Tevatron et du détecteur DØ Bref rappel des activités du groupe.

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1 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Activités et Perspectives du groupe DØ LPNHE État du Tevatron et du détecteur DØ Bref rappel des activités du groupe Quelques résultats récents en physique du Top,Higgs Luminosités attendues au Run II Perspectives du groupe à 3 et 5 ans

2 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee État du détecteur DØ tout le détecteur est en place depuis juin 2002 qualification terminee 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

3 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Run II  shutdown Septembre 2003 Energie ds le C.M:1.96 TeV Luminosite fournie par leTevatron: > 280 pb -1 Enregistree avec tout le detecteur: > 200 pb -1 Jusqu’a 135 pb -1 ont ete utilises pour les analyses LEPTON-PHOTON 2003. Projection pour 2004: 310 – 380 pb -1 attendus Démarrage avril 2001. Depuis mars 2002: augmentation  4 de la luminosité instantanée: 11.8  10 30 s -1 cm -2  48.9  10 30 performance du Run I de 25  10 30 s -1 cm -2 dépassée le 26/7/2002:

4 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Éfficacités comparées D0 / CDF Fevrier 2003

5 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee 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

6 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee 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 2001-2004) E. Busato (thèse 2002-2005) J.-R. Vlimant (thèse 2002-2005) 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 2001-2002) Renforcement souhaité cette année, si possible par un CR1

7 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Axes de Travail En bon accord avec les engagements pris en 1998 Calorimètre – Calibration On-line – Suivi du Calo Groupes ID – Jets/Missing E T – EM-ID – Jet Energy Scale Groupes de Physique – (SUSY, EW) – Top – Higgs Calcul – Lyon / Paris / FNAL

8 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee 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 2002-2003

9 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Integration together with physics groups Simulation S. Eno S. Muanza Calorimetry U. Bassler G. Bernardi Muon M. Mulders S. Soldner-Rembold Tracking M. Hildreth F. Rizatdinova Alignment / Calibration TBD T. Yasuda Integration with Trigger subsystem Software Algorithms H. Melanson L. Duflot (Deputy) Reconstruction S. Choi Level 3 filtering D. Claes R. Jesik Trigger simulation D. O’Neil A. Bellavance Executables Algorithms Groups Generators D0GSTAR D0SIM PMCS SMT / CFT Global Tracking Vertexing Data Monitoring T. Diehl Michiel Sanders (Deputy) Projects Event display (L. Duflot) CAL / CPS / FPS Electron /  ID  ID JET / MET ID Jet Energy Scale PDT / MDT / MSC / A   ID  2003-2004

10 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee 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

11 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Selection des Runs basée sur E T miss ( E T miss -x, -y, valeur moyenne et RMS) Pre-shutdown one entry/run RMS-MET-x RMS-MET-y

12 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee 0-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  2 11.8/10 Function  2 11.7/9 Linear Fit  2 11.3/8 Function  2 11.3/7 Linear Fit  2 17.8/6 Function  2 8.8/7

13 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee 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

14 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Algorithme T42 description technique http://www-d0.fnal.gov/~vlimant/noise-suppdescr/Description.html But: Ameliorer le rapport signal sur bruit du calorimetre, en supprimant les cellules d’energie negatives et les cellules isolees ayant une faible energie

15 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Efficacité de Reconstruction des Jets  Efficacite un peu plus basse avec t42 et pT jet  8 GeV.  On recupere largement l’inefficacite en baissant le seuil a 6 GeV  T42 marche aussi a basse energie Method : match particle jets to calorimeter jets with  R  0.5 reco efficiency = pT particle jets found in calo / pT all particle jets

16 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee 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

17 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee La Physique du Top Programme tres riche. A la fois axe’ sur le SM et sur la physique au dela` du SM. Production par int. forte (ttbar) Dilepton (e,  ) BR=5% Lepton (e,  ) +jets BR=30% All jets BR=44%  had +X BR=21% ou par int. faible (single top)

18 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Etiquetage des jets de b a grand p T Silicon Vertex Tag  Signature: vertex deplace’ –Long temps de vie des hadrons b (c  ~ 450  m) + boost  ils volent sur ~3mm avant de se desintegrer en produisant plusieurs traces Impact Parameter Tag  Signature statistique Le b-tagging est bien etabli au Tevatron crucial pour la decouverte du top au RunI essentiel pour la physique du Run II Soft Lepton Tag  On utilise les desintegration semi-leptonique des b  Leptons ayant un p T plus faible que ceux des W/Z  Ils sont moins isoles

19 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee  - MTC Jet 1 IP SV Jet 1 IP SV Jet 2  +jets: evenement avec 2 b-tags

20 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Run II: Section efficaces t - t bar

21 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Section Efficace en fct de  s NNLL

22 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Single Top Section efficace a peu pres ½ de ttbar –meme signature que le Higgs SM en production associee: W+2 jets –Les evts single top ont moins d’objets dans l’etat final: bruit de fond plus important W-g channel s-channel W * (LHC: 10 pb) (LHC: 244 pb)  CDF:  t <17.5pb @95% C.L. D0 en cours 

23 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Higgs M H [GeV] Excluded Search strategies are a function of Decay Channel and Production Channel High Mass Higgs Searches Low Mass Higgs Searches ZH, WH

24 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee W Pythia MC Alpgen Wjj +Wjjj MC Normalization to the luminosity Pythia MC W +  2 Jets Pythia MC W +  0 Jets In the inclusive sample, pythia MC agrees with data but going to the W+  2 jets sample, a disagreement in amplitude is visible. Alpgen describes well shape and amplitude of the W transverse mass with a least 2 jets.

25 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee double IP tag event 1 tag 2 tags En route vers le Higgs: - Section efficace W(e )+bb :117 pb -1 –Bruit de fond important pour le single top et le Higgs –benchmark pour les performances du detecteur –92 evts avec un b etiqueté par parametre d’impact (89.5 attendus) –Recherche d’evts avec double etiquetage de jets de b: 3 evts observed, 5.5 ± 1.6 evts background  (W+bb) < 33.4 pb @ 95% CL

26 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Stretch Base hypothèse ~ moyenne du “stretch” 5fb-1 en 2008 contient le shutdown (pour la machine). Les upgrades du  vertex sont supprimes (decision de la semaine derniere) Luminosité attendue jusqu’a fin 2009 Management de Fermilab + DOE: “priorité au Tevatron” De 4 à 9 fb -1 sept. 2009

27 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Projections pour le Higgs Nouvelle etude CDF + DØ : Resultats semblables voire meilleurs que ceux de l’etude initiale, avec une simulation plus detaillee. Notre comprehension va aller en s’ameliorant 5  discovery 3  evidence 95% CL exclusion Statistical power only Systematics not included

28 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Perspectives a 3 ans (2 fb -1 ) CDF/D0 2 fb -1 goal! Programme extremement riche avec l’augmentation en cours de la luminosite: Electrofaible, Top, Higgs, New phenomena. Quelques exemples relies aux theses en cours: Masse du Top: Parametre fondamental du SM  ttH coupling  corrections radiatives  M h /M h  35% au RunII Higgs: –Mesure de la section efficace Wbb –Mesure de la section eff. Single Top –Exclusion ou confirmation du Higgs a 115 GeV

29 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Étapes du programme de Physique du Run II  2006 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 Higgs @ 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 : 2004 Thèse S. Beauceron 1 - 2 fb -1 : 2005-2006 Thèses E. Busato, J-R. Vlimant

30 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Observation possible (3  ) du Higgs SM @ 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 3-5 fb -1 : 2007-2008 Habilitation S. Trincaz-Duvoid +2 thèses “nouvelle génération” Observation possible (5  ) du Higgs SM @ mH = 115 GeV Observation possible (3  ) du Higgs SM @ mH = 120-135, 150-175 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 10 fb -1 : 2009 - 2010 Étapes du programme de Physique du Run II  2008 LHC ?

31 G. Bernardi/DØ Biennale 2003, Titisee Conclusions Les 3 années à venir vont permettre des avancées significatives sur le programme de physique engagé actuellement au laboratoire (Top et Higgs) et dans les autres domaines également (b, QCD, EW, Susy). 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 2008. Au delà de 2008, l'intensité de la participation du groupe à D0 dépendra des résultats obtenus, des performances du Tevatron et du calendrier du LHC. Le groupe a tres grand besoin d’un renfort CNRS. Ainsi le laboratoire pourra exploiter pleinement le potentiel de physique du Tevatron et profiter de la formation unique des thesards sur la physique pp