Correction de l' énergie des jets et Recherche de la Supersymétrie dans l'expérience D0

Correction de l'Correction de l'énergie des jets eténergie des jets etRecherche de la SupersymétrieRecherche de la Supersymétrie

dans l'expérience D0dans l'expérience D0

Plan de la présentation● Description de l’appareillage● Reconstruction et correction des jets● Recherche des squarks/gluinos

Jérôme COSS Séminaire de 2ème AnnéeGroupe D0 VilleurbanneIPN de Lyon 24 Janvier 2003

II

Partie instrumentalePartie instrumentale

Le TevatronLe Tevatron

CDF

Chicago

D0Tevatron : accélérateur proton-antiproton

• Première phase (Run I) : 1992 1996 Découverte du quark Top

• Arrêt pour modifications techniques (5 ans) Démarrage mars 2001

• Seconde phase (Run IIa): 2001 2004/5(Run IIb): 2005/6 200?

Les caractéristiques du TevatronLes caractéristiques du Tevatron

3

300 pb-1

Le détecteur pour le Run IIaLe détecteur pour le Run IIa

Z

y

x

Le calorimLe calorimètreètre

Electrons

Pions

Milieu passif/actif : Ur/Ar liquide Couverture angulaire |η|<4.2 Granularité : ΔηΔ = 0.10.1

Couche EM3 : 0.050.05 Coarse Hadronic : 0.20.2

Résolutions :

%3%15)( EE

E

%3%50)( EE

E

η Ln (tan /2)

TT HE 019.008.1

Tour calorimétriqueTour calorimétrique

tour

η = 0

.7

η = 1.5

Taux d’échantillonnage :

Non uniforme en η

)()()(

PassifLActifLActifLTdE

IIII

Reconstruction des jets etReconstruction des jets etCorrection de leur énergieCorrection de leur énergie

)5.0(7.0)()( 22Δ ΔΔ ηR

La reconstruction des jetsLa reconstruction des jets

Tour initiatrice ET>1 GeV

Itérations jusqu'à obtenir un cône stable (~3)

Les critLes critères de qualité des jetsères de qualité des jets

Forme de la gerbe hadronique

Fraction d'énergie dans la partie externe du calorimètre hadronique : Chfrac < 0.4 Fraction d'énergie dans le calorimètre électromagnétique : 0.05 < EMfrac < 0.95

Détecteur

Rapport entre l'énergie transverse des 2 cellules les plus énergiques : HotF < 10

Nombre de tours nécessaires pour contenir 90% de l’ET du jet : n90 > 1

Seuil en énergie transverse pour le jet : ET jet > 8 GeV

La correction de l'La correction de l'énergie des jetsénergie des jets

Déterminer l'énergie du jet de particules

à partir de l'énergie du jet dans le calorimètre

Energie ne provenant pas de la collision dure entre 2 partons

Réponse du calorimètre pour les particules du jet

Fraction d'énergie du jet contenue dans le cône

FREEE

CJet

SJ

calo

jetpart

jet

E part

jet

Ecalo

jet

ESJ

RJet

FC

La rLa réponse du calorimètre pour les jetséponse du calorimètre pour les jets

ET

Jet

Compenser la différence de rendement énergétiqueentre les gerbes EM et hadronique

Echelle absolue d’énergie EM déterminéeavec des données Ze+e-

Etalonnage relatif de l’échelle d’énergie des jetspar rapport à l’échelle EM

Cas idéal : γ + 1 jet

Echantillon de données : γ + jets

rad8.2Δ

EnERT

TTJet

γ

γ

1

γJet

TT PP

γ

La fraction d'La fraction d'énergie du jet dans le côneénergie du jet dans le cône

Jet

Estimer l'erreur due à la reconstruction des jets avec un algorithme de cône de taille finie

• Particules du jet déposant leur énergieà l'extérieur du cône cône trop petit, champ magnétique

• Particules externes au jet déposantleur énergie à l'interieur du cône

Echantillon MC : di-jets

EEF

Jet

CC

lim

MC di-jet ajusté avec les données di-jet du Run I

EC

EJetlim

Energie sous-jacente des jetsEnergie sous-jacente des jets

Energie sous-jacente : partie de l’ ne provenant pas de la collision dure entre 2 partons

Ecalo

jet

Contributions✔Interactions multiples pp dans 1 croisement de paquets (collisionneur/physique)✔Interactions des partons spectateurs (physique)✔Empilement (collisionneur/détecteur)✔Bruit électronique et bruit de l'uranium (détecteur)

Candidat : Z(di-mu) + 3 jetsCandidat : Z(di-mu) + 3 jets

Run II

Echantillon de donnéesRuns spéciaux Evénements sélectionnés "en ligne" avec un biais minimum✔ 2 impacts en coïncidence dans les luminomètres (2.7<|η|<4.4)✔ Veto sur les triggers du calorimètre

Responsabilité depuis Octobre 2001 jusqu’à présentJérôme COSS, Steve MUANZA et Nirmalya PARUA (SUNY à Stony Brook)

Energie sous-jacente des jetsEnergie sous-jacente des jets

Calcul de la densitCalcul de la densité Eé ETT

2.022

event

EED

NT

T

Écart-type de la distribution ET

dans cet anneau

Déterminer la densité ET pour une unité η×

Δη|η|

2.022 event

TTE N

ED

DifficultésDifficultés

Variable Globale : sensible à tous les défauts de fonctionnement du calorimètre d’où la nécessité d’un suivi précis de l’état du calorimètre pendant les Runs spéciaux

Exemple d’effets pris en considération

Asymétrie en ηCellules chaudes ou bruyantes

Tours chaudesTours chaudes

Energie

Impacts

Tour Cellule (iη,i,ilyr)

Distribution de la densitDistribution de la densité é par couchepar couche

CC ICR EC

Distribution de la densitDistribution de la densité Eé ETT

Soustraire cette densité à chaque tour du cône du jet corrigé

10 KevtsLuminosité = 21031 cm-2 s-1

Autres correctionsAutres corrections

• Energie transverse manquante :

Recalculée après application des corrections sur tous les jets ’de l événement

Energie du muon mesurépar le spectromètre

• La corrrection pour les jets de b avec une désintégration semi-muonique:

EEEFREEE partpartcalo

CJet

SJ

calo

jetpart

jet

MIP Estimée à partirde Zbb MC

Lors du Run I (1992-96), le facteur de correction ( 1998publié en ) pour un jet de :

• 20 GeV CorrFac = 1.085 ± 2.8 % (4.6%)

• 100 GeV CorrFac = 1.150 ± 1.5 % (2.6%) ( en 1996)

• 450 GeV CorrFac = 1.120 ± 2.2 % (4.5%)

A titre indicatif pour le Run IIa : (syst)11% :avec

• ’Seulement une année d étude• Très faible statistique• Programme de reconstruction en évolution

Facteur de CorrectionFacteur de Correction

"Measurement of the top quark pair production cross section in pp collisions using multijet final states", Phys. Rev. 60, 012001 (1999)

(pp tt multijets)=7.1±(stat)2.8±(syst)1.5 pb dont JES(syst)=0.09 pb

"Measurement of the Top Quark Mass Using Dilepton Events", Phys. Rev. Letters 80, 2063 (1998).

pp tt 2 leptons+jets : mtop=168.4±(stat)12.3±(syst)3.6 GeV/C2

dont JES(syst)=2.4 GeV/C2

Illustration : le quark top au Run IIllustration : le quark top au Run I

--

- -

- -

IIIIII

Analyse de PhysiqueAnalyse de Physique(particules supersymétriques)(particules supersymétriques)

Extension supersymétrique Extension supersymétrique du modèle standarddu modèle standard

R-parité Rp=(-1)L+2S+3B

R=1 pour les particules du MS R=-1 pour les sparticules

Conservation :

Production par paire LSP stable

Le contenu en particules :

Nouvelles masses additionnellesNombreux nouveaux couplages ~ 100 paramètres libres

Les paramètres libres :• m0 masse universelle des scalaires• m1/2 masse universelle des jauginos• sign(mu)

mu : masse du higgsino

• tanβ rapport des valeurs moyennes dans le vide des doublets de Higgs

• A0 couplage universelle trilinéaire

Unification des couplages et des massesUnification des couplages et des masses

GU GU

mSUGRA

Production des paires squark/gluinoProduction des paires squark/gluino

SUSY-QCD LO

Désintégration des squarks et des gluinos Désintégration des squarks et des gluinos

Bruit de fond : QCD, tt, W+jets, Z+jets, WW, WZ, ZZ

Topologie du signal : ETjets Run I et II

Pas détectée

01

~LSP

Les limites du Run ILes limites du Run I

Squarks/gluinos à grande tanSquarks/gluinos à grande tanββ

La matrice des masses des sbottoms :

Le couplage de Yukawa :

cos2v

mY bbbYtan

tan1

~bm2

~bm

Spectre de masses et taux de désintégrationSpectre de masses et taux de désintégration

Topologie : jetsbjets ET

Nouvelle Analyse pour le Run II

ISAJET(ISASUSY)

Outils utilisés pour mSUGRAOutils utilisés pour mSUGRA

Interface ISAJET 7.44-PYTHIA 6.155-PDFLIB 7.09

PYTHIA(SPYTHIA)

Equations du Groupede Renormalisation

Sections efficacesMasses Taux de désintégration

PDFLIB

Diagonalisation desMatrices de Masses

5 ParamètresmSUGRAS. Mrenna

S. Muanza

Conclusion et perspectivesConclusion et perspectives

I. Etude des erreurs systématiques sur l’énergie sous-jacente

II. Démarrage de l’analyse squark/gluinoProblèmes rencontrés : Trigger

Etiquetage des b-jets

Comparaisons données/MC: contributions des processus suivants QCD multijets, W/Z+jets, tt, … à la topologie:

XNIjets ET

)(