Echelle dénergie des Jets Légers Eric COGNERAS LPC Clermont-Ferrand Physique Atlas France Autrans 29 Mars 2006.

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1 Echelle dénergie des Jets Légers Eric COGNERAS LPC Clermont-Ferrand Physique Atlas France Autrans 29 Mars 2006

2 29/03/06 Eric COGNERAS PAF 2006 2 Quest ce que la calibration des Jets ? Calibration in situ Caler léchelle dénergie des jets reconstruits sur celle des partons Effets Physiques : Fragmentation des partons ISR / FSR Minimum bias Effets dus au détecteur : Réponse des calorimètres aux dépôts dénergie Granularité du calorimètre Non linéarité Zones non instrumentées Zones mortes Bruit électronique Effets des algorithmes de reconstruction des jets : Recouvrement des jets Energie perdue cône Calibration initiale (Reconstruction des jets) Caler léchelle dénergie des jets reconstruits sur celle des MC particle jet

3 29/03/06 Eric COGNERAS PAF 2006 3 Stratégie de calibration Stratégie de calibration Sappuie sur une comparaison des tests en faisceau aux simulations MC Sappuie sur une comparaison des tests en faisceau aux simulations MC Suppose une bonne description par le MC de la physique et du détecteur Suppose une bonne description par le MC de la physique et du détecteur Poids appliqués à la réponse des calorimètres (corriger e/h, cracks,…) Poids appliqués à la réponse des calorimètres (corriger e/h, cracks,…) 3 méthodes implémentées dans ATHENA 3 méthodes implémentées dans ATHENA A ce stade, Incertitude échelle dénergie des jets ~ 5-10 % Objectifs dATLAS : 1% Calibration initiale Calibration initiale

4 29/03/06 Eric COGNERAS PAF 2006 4 Prendre en compte : Prendre en compte : Effets de reconstruction des jets (out of cone, …)Effets de reconstruction des jets (out of cone, …) Effets physiques (underlying event, fragmentation, ISR,FSR, …)Effets physiques (underlying event, fragmentation, ISR,FSR, …) Echelle dénergie telle que Echelle dénergie telle que Méthode de calibration in situ : Méthode de calibration in situ : Wjj (résonance)Wjj (résonance) Z 0 /+jets (P T balance)Z 0 /+jets (P T balance) Stratégie de calibration Stratégie de calibration Calibration in situ Calibration in situ

5 29/03/06 Eric COGNERAS PAF 2006 5 Principe : Contrainte 1 : M jj =M W PDG pour obtenir Contrainte 1 : M jj =M W PDG pour obtenir Contrainte 2 : Fonction de correction en énergie universelle Contrainte 2 : Fonction de correction en énergie universelle W 2 jets dénergie E 1, E 2 2 coefficients à trouver Hypothèse : Hypothèse : Décalage en masse du à lénergie (pas j1j2 ) Limites : Calibration des jets légers uniquementCalibration des jets légers uniquement Limité en E (40-500 GeV) etLimité en E (40-500 GeV) et 10 fb -1 2 btag (=0.6): 30000 W, pureté 90 % 1 btag (<0.6): 10 à 15 000 W, pureté > 80 % Calibration in situ W jj Calibration in situ W jj Sélection : Sélection dun lot pur de Wjj dans les désintégrations ttbar Sélection dun lot pur de Wjj dans les désintégrations ttbar Facile à déclencherFacile à déclencher Faible bruit de fond physiqueFaible bruit de fond physique Haute statistiqueHaute statistique l j1j1 j2j2

6 29/03/06 Eric COGNERAS PAF 2006 6 But : Trouver léchelle dénergie universelle (E jet ), sans hypothèse sur la forme de (E jet ), en fonction de E jet et jet But : Trouver léchelle dénergie universelle (E jet ), sans hypothèse sur la forme de (E jet ), en fonction de E jet et jet Difficulté : 2 jets dénergies différentes un simple rescaling de chaque énergie par M W PDG /M jj est insuffisant Difficulté : 2 jets dénergies différentes un simple rescaling de chaque énergie par M W PDG /M jj est insuffisant Plusieurs méthodes dextraction de (E jet ) : Plusieurs méthodes dextraction de (E jet ) : 1/ Méthode de minimisation1/ Méthode de minimisation 2/ Méthode de rescaling itératif2/ Méthode de rescaling itératif 3/ Méthode avec template3/ Méthode avec template Calibration in situ W jj Calibration in situ W jj

7 29/03/06 Eric COGNERAS PAF 2006 7 M W =f( E 1, E 2 ) Dans chaque bin, la distribution de M W nous donne (qui dépend de la calibration) Technique générale : Technique générale : Découpe le lot de jet issus du W en bins dénergiesDécoupe le lot de jet issus du W en bins dénergies Contrainte :Contrainte : Calibration in situ W jj Calibration in situ W jj MWMW MWMW MWMW E jet (GeV)

8 29/03/06 Eric COGNERAS PAF 2006 8 Principe : Principe : Evaluer séparément les corrections sur E j1 et E j2Evaluer séparément les corrections sur E j1 et E j2 Pas de dépendance au MCPas de dépendance au MC Méthode Méthode Après sélection du W, calcul du ² minimum pour chaque événementAprès sélection du W, calcul du ² minimum pour chaque événement Extraction de (E j1 ) et(E j2 ) Extraction de (E j1 ) et(E j2 ) A partir de N=f(E jet, (E jet )), découpage en bin dénergieA partir de N=f(E jet, (E jet )), découpage en bin dénergie Ajuste une gaussienne sur la distribution de chaque binAjuste une gaussienne sur la distribution de chaque bin Calibration in situ W jj Calibration in situ W jj Méthode de minimisation (²) [LPC Clermont] Méthode de minimisation (²) [LPC Clermont]

9 29/03/06 Eric COGNERAS PAF 2006 9 Résultats : Résultats : 2 Jets b2 Jets b Efficacité= 0,6 (= 0,3 )Efficacité= 0,6 (= 0,3 ) Incertitude Echelle dénergie Luminosité intégrée / fb -1 1 % 2,3 (10) 2 % 1,1 (5) 3 % 0,4 (1,7) Calibration in situ W jj Calibration in situ W jj Méthode de minimisation (²) [LPC Clermont] Méthode de minimisation (²) [LPC Clermont]

10 29/03/06 Eric COGNERAS PAF 2006 10 Méthode Méthode Calcul R pour chaque bin en E jetCalcul R pour chaque bin en E jet Applique le facteur R k sur énergie des jets du bin kApplique le facteur R k sur énergie des jets du bin k recalcule M jj et ré-itère n foisrecalcule M jj et ré-itère n fois Résultat : JES à ~1% par bin pour 1 fb -1 Résultat : JES à ~1% par bin pour 1 fb -1 avec Principe : Principe : Aucun Fit ContraintAucun Fit Contraint Pas dhypothèse a priori sur (E jet )Pas dhypothèse a priori sur (E jet ) Pas de dépendance au MCPas de dépendance au MC Calibration in situ W jj Calibration in situ W jj Méthode de rescaling itératif [LPC Clermont] Méthode de rescaling itératif [LPC Clermont] E jet (GeV) E Part / E jet E jet (GeV) MWMW

11 29/03/06 Eric COGNERAS PAF 2006 11 Principe : Utilisation du MC Truth (q 1, q 2 ) (cinématique) Utilisation du MC Truth (q 1, q 2 ) (cinématique) Smearing : Smearing : résolution énergie :résolution énergie : échelle énergie quarks :échelle énergie quarks : Différentes valeurs de et Production de templates Différentes valeurs de et Production de templates Calcul de ² entre data et les différents templates Calcul de ² entre data et les différents templates Le ² minimum donne les paramètres et à appliquer pour calibrer Le ² minimum donne les paramètres et à appliquer pour calibrer Calibration in situ W jj Calibration in situ W jj Méthode avec template [CEA Saclay] Méthode avec template [CEA Saclay] Résultats : Résultats : data smeared MC truth : retrouve les paramètres avec bonne précisiondata smeared MC truth : retrouve les paramètres avec bonne précision (1% de précision par bin de 20 GeV pour 1 fb -1 ) data simulation Geant4 : Etude systématique en coursdata simulation Geant4 : Etude systématique en cours

12 29/03/06 Eric COGNERAS PAF 2006 12 Principe : et Z 0ll sont des objets bien calibrés à léchelle EM et Z 0ll sont des objets bien calibrés à léchelle EM Contrainte P T jet =P T Z/ pour calibrer Contrainte P T jet =P T Z/ pour calibrer Avantages : Avantages : Déclenchement simple : lepton = triggerDéclenchement simple : lepton = trigger Haute statistiqueHaute statistique 260 k evts pour Z 0 +J @ 10 fb -1 260 k evts pour Z 0 +J @ 10 fb -1 Canal autorise calibration des bjets (~5% des ev.)Canal autorise calibration des bjets (~5% des ev.) Limites : Limites : Biais dû aux ISR (bas P T )Biais dû aux ISR (bas P T ) Biaisé par bruit de fond (+jet)Biaisé par bruit de fond (+jet) Calib sur [40 GeV,500 GeV]Calib sur [40 GeV,500 GeV] Calibration in situ Z 0 / +jets Calibration in situ Z 0 / +jets Etude détaillée reste à faire Cone 0.7 Cone 0.4 Kt Parton lvl 1 - 0% Particle lvl 1 - 0% 7 - 3% 7 - 1% Recon lvl 2 - 0% 15 - 7% 10 - 2% [M. BOSMAN et al.]

13 29/03/06 Eric COGNERAS PAF 2006 13 Conclusion Différentes pistes de calibration sont étudiées Différentes pistes de calibration sont étudiées Amélioration et études systématiques en coursAmélioration et études systématiques en cours Plusieurs méthodes Cross check Plusieurs méthodes Cross check Les objectifs dATLAS (JES < 1%) peuvent être atteints (suivant lefficacité de btag) Les objectifs dATLAS (JES < 1%) peuvent être atteints (suivant lefficacité de btag) Avec quelques fb -1 : OKAvec quelques fb -1 : OK Quelle précision avec 100 pb -1 ?Quelle précision avec 100 pb -1 ? 250 W (~ stat Tevatron) 250 W (~ stat Tevatron) Tevatron : 2-3 % JES annoncé Tevatron : 2-3 % JES annoncé

14 29/03/06 Eric COGNERAS PAF 2006 14 Biblio Calibration initiale Calibration initiale http://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a052637&id=a052637s11 t11%2Ftransparencies%2FOverviewJetsEtMissTau.ppthttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a052637&id=a052637s11 t11%2Ftransparencies%2FOverviewJetsEtMissTau.ppthttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a052637&id=a052637s11 t11%2Ftransparencies%2FOverviewJetsEtMissTau.ppthttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a052637&id=a052637s11 t11%2Ftransparencies%2FOverviewJetsEtMissTau.ppt http://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a044738&id=a044738s7t 7%2Ftransparencies%2FJ5_gupta_jet_2.pdfhttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a044738&id=a044738s7t 7%2Ftransparencies%2FJ5_gupta_jet_2.pdfhttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a044738&id=a044738s7t 7%2Ftransparencies%2FJ5_gupta_jet_2.pdfhttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a044738&id=a044738s7t 7%2Ftransparencies%2FJ5_gupta_jet_2.pdf Calibration Wjj Calibration Wjj http://indico.cern.ch/getFile.py/access?contribId=s2t7&sessionId=s2&resId=1&materi alId=0&confId=a056984http://indico.cern.ch/getFile.py/access?contribId=s2t7&sessionId=s2&resId=1&materi alId=0&confId=a056984http://indico.cern.ch/getFile.py/access?contribId=s2t7&sessionId=s2&resId=1&materi alId=0&confId=a056984http://indico.cern.ch/getFile.py/access?contribId=s2t7&sessionId=s2&resId=1&materi alId=0&confId=a056984 http://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a041267&id=a041267s4t 4/transparencieshttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a041267&id=a041267s4t 4/transparencieshttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a041267&id=a041267s4t 4/transparencieshttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a041267&id=a041267s4t 4/transparencies http://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a044738&id=a044738s11 t4%2Ftransparencies%2FLight_jet_absolute_calibration_with_Top__events.ppthttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a044738&id=a044738s11 t4%2Ftransparencies%2FLight_jet_absolute_calibration_with_Top__events.ppthttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a044738&id=a044738s11 t4%2Ftransparencies%2FLight_jet_absolute_calibration_with_Top__events.ppthttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a044738&id=a044738s11 t4%2Ftransparencies%2FLight_jet_absolute_calibration_with_Top__events.ppt http://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a057774&id=a057774s1t 3%2Fmoreinfo%2Fabsolute_calib_dec05.ppthttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a057774&id=a057774s1t 3%2Fmoreinfo%2Fabsolute_calib_dec05.ppthttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a057774&id=a057774s1t 3%2Fmoreinfo%2Fabsolute_calib_dec05.ppthttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a057774&id=a057774s1t 3%2Fmoreinfo%2Fabsolute_calib_dec05.ppt http://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a057774&id=a057774s1t 6%2Ftransparencies%2Fjs_20051215.ppthttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a057774&id=a057774s1t 6%2Ftransparencies%2Fjs_20051215.ppthttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a057774&id=a057774s1t 6%2Ftransparencies%2Fjs_20051215.ppthttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a057774&id=a057774s1t 6%2Ftransparencies%2Fjs_20051215.ppt Calibration Z 0 / + jets Calibration Z 0 / + jets ATL-COM-PHYS-99-054ATL-COM-PHYS-99-054 ATL-COM-PHYS-2002-014ATL-COM-PHYS-2002-014 http://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a044738&id=a044738s7t 9/transparencieshttp://agenda.cern.ch/askArchive.php?base=agenda&categ=a044738&id=a044738s7t 9/transparencies

15 29/03/06 Eric COGNERAS PAF 2006 15 Back up

16 29/03/06 Eric COGNERAS PAF 2006 16 Quest ce que la calibration des Jets ? Calibrated Jet to MC Energy Calibrated Jets CaloCells EM Scale, noise suppression CaloTowers EM Scale, more noise suppression Uncalibrated Jet Cone, Kt algorithm Calibration Initiale Calorimeter effects Calibration in situ underlying, pile-up, out of cone, physics effects