Journées Physique Atlas France 27-29 Mars 2006 Autrans Lalgorithme de clustering topologique Nicolas Kerschen DAPNIA Plan: Introduction Principe et propriétés.

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1 Journées Physique Atlas France 27-29 Mars 2006 Autrans Lalgorithme de clustering topologique Nicolas Kerschen DAPNIA Plan: Introduction Principe et propriétés de lalgorithme (seuils) Calibration et optimisation du cluster topologique Détermination des poids longitudinaux Biais sur la mesure de lénergie et de la position des particules Choix de seuils Performances Conclusion

2 28/03/2006Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France2 Lalgorithme de clustering topologique (Introduction) Algorithme de type « proches voisins » sur les cellules du calorimètre Recherche dune cellule graine ayant une énergie au-dessus dun certain seuil et autour de laquelle le cluster va être construit Prendre en compte, dans le cluster, toutes les cellules voisines ayant une énergie au dessus du bruit Lalgorithme comporte trois seuils au dessus du bruit –le seuil sur la cellule graine: la recherche de gerbes électromagnétique se fait en recherchant des cellules graines dans la couche du milieu –le seuil sur les voisins: Lalgorithme arrête laccrétion de cellules quand lénergie dans la cellule passe en dessous de ce seuil, la cellule graine étant la cellule initiale –le seuil sur les cellules: Une fois le cluster formé ce seuil permet de rajouter une couronne de cellules autour du cluster initial Ces seuils peuvent être optimisés. Dans ATHENA, les seuils utilisés par défaut pour les électrons sont: 6 du bruit pour le seuil sur la graine 3 du bruit pour le seuil sur les voisins 3 du bruit pour le seuil sur les cellules

3 28/03/2006Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France3 Détermination des poids longitudinaux Lénergie de la particule incidente est mesurée dans les quatre couches du calorimètre. Des poids appliqués à chacune des couches permettent duniformiser la réponse du calorimètre. Il est donc possible de paramétriser lénergie reconstruite pour optimiser la résolution, luniformité et la linéarité. Ces paramètres son ajustés sur le Monte-Carlo. Pour un cluster fixe, la paramétrisation utilisée dans ATHENA est: La différence avec le cluster topologique est que le rayon est constant pour le cluster fixe et que le seuil est constant pour le cluster topologique. On peut donc essayer de trouver une paramétrisation pour le cluster topologique en partant de considération simples sur le développement latérale dune gerbe électromagnétique r0r0 E r r E E threshold

4 28/03/2006Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France4 En partant de et en considérant que le rayon dépend du seuil on trouve comme paramétrisation possible: La paramétrisation finalement retenue sera: avec: Cette paramétrisation tient compte de la granularité du calorimètre, dune taille minimal du cluster La détermination des poids longitudinaux échantillons utilisés pour la minimisation: électrons et positons DC2 de 20, 50, 100, 200 et 500 GeV uniformément distribués sur -2.5 < < 2.5 et reconstruits avec 10.0.4 Les poids longitudinaux sont extraits en minimisant sur lensemble des échantillons, dans 100 intervalles de 0.025 en

5 28/03/2006Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France5 Paramétrisation standard (cluster fixe) appliquée au cluster topologique Paramétrisation adaptée au cluster topologique 1% 0.1% Linéarité: < 0.1% uniformité denviron 0.1% 0.1% Électrons 100 GeV uniformité Électrons 100 GeV linéarité à = 0.4

6 28/03/2006Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France6 7% 0.1% avant application des poids: uniformité denviron 7%après application des poids: uniformité denviron 0.1% 100 GeV avant poids100 GeV après poids 20 GeV après poids après application des poids: uniformité denviron 1.7%

7 28/03/2006Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France7 Linéarité barrel =0.4 Linéarité end-cap =2.1 seuils 633 avant application des poids seuils 633 avant application des poids 6% 0.1% 7% 0.2% seuils 633 après application des poids seuils 633 après application des poids Linéariser et uniformiser avec la même paramétrisation les clusters: 420, 422, 630, 633 Linéarité: 6% Linéarité: < 0.1% Linéarité: 7% Linéarité: 0.2%

8 28/03/2006Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France8 Comparaison des différents settings pour les seuils: single électrons: RMSRésolution Résolution: aucune différence entre settings RMS: meilleur setting 420, moins bon setting 633 Choix des seuils

9 28/03/2006Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France9 Higgs 4e linéarité Linéarité: < 0.5%Uniformité: < 0.5% résolution uniformité nombre de cellules vs E

10 28/03/2006Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France10 Choix de seuils: * single électrons: choix 420 * H 4e: - uniformité, linéarité, résolution: comparable - résolution en masse: comparable * Le choix de seuils se fait sur la physique et comme la différence entre les settings est faible, on choisit le cluster de plus petite taille (robustesse): Le cluster 633! M 4e (GeV) 420 rms: 3.09 633 rms: 3.09

11 28/03/2006Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France11 Biais sur la mesure de la position Formes en S Décalage en phi avant correctionaprès correction avant correction après correction

12 28/03/2006Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France12 Biais sur la mesure de lénergie Modulation en eta –Pas de modulation en eta observée Modulation en phi électrons de 200 GeV dans la région 0.5 < < 0.6 avant correction après correction

13 28/03/2006Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France13 cluster fixe (single electrons) uniformité linéarité cluster topologique (single electrons) Performances cluster topologique vs cluster fixe 0.6 % 0.1% seuils 633 après application des poids Linéarité: < 0.1% uniformité denviron 0.1% 0.1%

14 28/03/2006Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France14 Conclusion Cluster topologique parfaitement calibré: –Biais sur la mesure de la position et de lénergie implémentés dans ATHENA –Poids longitudinaux: à implémenter dans ATHENA Raffinements supplémentaires dans la reconstruction en masse: cf. S.Hassani Performances cluster topologique vs cluster fixe H 4e RMS topo: 3.09 GeV RMS 37: 3.30 GeV M 4e (GeV)