PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 1 Dapnia/SPP Etude du canal Higgs ZZ* 4 leptons (e ±,µ ± )...
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PAF - 28 mars 2006 Rosy Nicolaidou 1
Rosy NicolaidouDapnia/SPP
Etude du canal Higgs ZZ* 4 leptons (e±,µ±) dans ATLAS
Introduction
Stratégie d’analyse
Qu’est ce qui a été fait depuis le TDR ?
État actuel de l’analyse
Conclusion
µ µ
µ
µ
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Introduction: SM Higgs (section efficace et BR)
BR
bb
WWZZ
LEP excluded
H ZZ(*) 4l (e,µ) : signature claire et bruit de fond réduitRégion en masse d’intérêt: 130 GeV < mH < 2mZ Dans cette région de masse, la largeur de Higgs est étroite résolution du détecteur en leptons est très importante
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Introduction: Signal et Bruits de fond
Signal(mH=130GeV)ZZ 4 ZZ 22 ttbarZbb
Signal: Signal: • H H ZZ(*) ZZ(*) 4l 4l section efficace 2-4 fb section efficace 2-4 fb
pour pour 130 GeV < mH < 2mZ
Bruits de fond:Bruits de fond:
Irreductibles Irreductibles • ZZ(*)ZZ(*) // (*) (*) 4l 4l• ZZ(*)ZZ(*) // (*) (*) 2l 2 2l 2
ReductiblesReductibles
Zbb Zbb 4lX 4lX resonnant resonnant
tt tt WbWb WbWb 4lX 4lX non resonnantnon resonnant
H4µ signal et bruits de fond
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• Depuis 2003, plusieurs groupes ont travaillé sur ce sujet Groupes : Univ. of Athens, Univ. of Bern, Calabria, CERN & INFN-LNF,
Dubna, Dapnia/Saclay, MPI, Rome, Univ. of Thessaloniki, Weizmann Institute, Univ. of Wisconsin, Sheffield University
• Dans le but :– Validation de la chaîne de reconstruction dans Athena– Évaluation des performances de leptons– Développement de nouvelles techniques d’analyse (e.g likelihood,
NN) pour améliorer la significance• De TDR - période Data Challenge 1 (DC1)
– Générateurs:• Zbb: générateur « AcerMC » est utilisé• Nouveau layout du détécteur
– Analyses: • Complètes, réalisées avec la simulation complète du détecteur
et avec une statistique importante (~1M d’événements par canal); plusieurs publications.
Activité au sein du groupe Higgs ATLAS
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Stratégie d’analyse
• Sélection du signal Objectif: déclencher la recherche du signalObjectif: déclencher la recherche du signal
– Coupures en Pt de leptons (coupures “trigger”)– Coupures en masse de di-leptons mll (réduire le bruit de fond
réductible tt, Zbb, Z* + les désintégrations en cascade)
• Rejection du bruit de fond Objectif: Réduire le bruit de fond réductible d’un facteur Objectif: Réduire le bruit de fond réductible d’un facteur ~100~100 après coupures cinématiques pour l’avoir à 10% du après coupures cinématiques pour l’avoir à 10% du
bruit de fond irréductible (protection contre les bruit de fond irréductible (protection contre les incertitudes incertitudes théoriques)théoriques)
– Critères d’isolation de leptons • utilisation de l’information des calorimètres• utilisation de l’ID
– Paramètres d’impact de leptons, 2 du vertex commun de 4l
• Reconstruction de masse H Objectif: améliorer la résolution en masse Objectif: améliorer la résolution en masse
– Reconstruction combinée (calo+ID, spectromètre à muons+ID)– Ajustement contraint à la masse du Z0
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calotracker
calo
tracker
Rejection du bruit de fond réductible
Rejection utilisant le calo est plus efficace que celle dans l’ ID mais l’effet du bruit dans le calo n’a pas été étudié
Comparaison de deux méthodes d’isolation dans le canal H 4 μ
Pt of ID tracks in a cone 0.2 Pt of ID tracks in a cone 0.2 around around μμ
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Rejection du bruit de fond réductible
Sommer les Pt de toutes les traces Sommer les Pt de toutes les traces identifiées dans l ID dans un cône identifiées dans l ID dans un cône de rayon de rayon R=R=((2+2+2)= 0.22)= 0.2 autour d électronautour d électron
H4e
Paramètre d‘impact /son erreur
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Rejection du bruit de fond par des méthodes de vertexing
Méthode: recherche de vertex commun aux quatre muons en utilisant les paramètres des traces, les matrices de covariances et en prenant en compte la largeur du faisceau
H4μ
La combinaison de l’isolation calorimétrique et du vertex commun permettent de réduire les bruits de fond réductibles du facteur 100 requis
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%2.1Hm
mH= 130 GeV
Combinaison de traces à la STACO (spectromètre a muons +ID)+ ajustement contraint à la masse du Z
mH (GeV)
σ (GeV) σ (GeV) TDR
130150180
1.56 ± 0.021.81 ± 0.012.22 ± 0.02
1.42 ± 0.061.62 ± 0.062.20 ± 0.06
Détérioration de la résolution en masse ~10% par rapport au TDR due au nouveau layout du spectromètre à muons et des effets du matériel dans l’ ID
Résolution en mH pour le canal 4µ
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Resolution en mH (exemple a 130 GeV)
2e2µ
= 1.65+/-0.04
4e
= 1.46+/-0.07
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Significances obtenues pour L = 30 fb-1
Rappel: C’est seulement en combinant les 3 canaux qu’on peut obtenir une significance a 5 pour H4leptons
4µ 2e2µ
4e
Nombre d’evenements du signal a mH =130 GeV
4.16 4.62 2.57
Nombre d’evenements du bruit de fond
1.83 1.23 1.06
Significance Poisson
pour mH=130 GeV
2.32 2.93 1.33H4μ à la fin de l’analyse
Signal(mH=130GeV)ZZ 4m ZZ 2m2t ttbarZbb
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De DC1 vers les nouveaux échantillons CSC
• Générateurs:– Signal : produit par (gg +VBF) pour étudier les caractéristiques des 2
processus • Analyses:
• Simulation: passage de G3G4 • Détecteur: changement de « layout » • Utilisation de données du faisceau test dans les analyses Higgs
(pour les électrons)• Combinaison ID+CALO pour améliorer la résolution en masse du
Higgs (thèse de N. Kerschen)• Premières simulations avec « full pile-up » et bruit de fond de la
caverne (pour les muons) Pas d’analyses complètes mais plutôt desestimations des performances pour étudier l’effet deplusieurs changements (simulation, layout e.t.c)
• Échantillons CSC:– Beaucoup d’efforts pour étudier et comprendre en détail les
performances de détecteurs et utiliser les nouveaux outils d’analyse
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H4e: nouvelle calibration du calorimètre
Utiliser les données du faisceau test H8 dans les analyses Higgs à basse masse Recalculer les poids longitudinaux dans la parametrisation de Erec
33210 EWEEEWbE presrec
La linéarité est améliorée Effet sur la résolution en masse• avant la nouvelle calibration = 1.71+/-0.1 • après = 1.65+/-0.04
= 1.65+/-0.04
4e
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Combiner le détecteur de trace et le calorimètre pour la mesure de l’impulsion H4e (N. Kerschen)
• Cette méthode consiste en un maximum de vraisemblance tenant compte des résolution en énergie du détecteur de trace et du calorimètre électromagnétique.
• Pour le détecteur de trace, la distribution de probabilité représentant la résolution du détecteur, peut être décrite par un breit-wigner asymétrique
• La résolution dans le calorimètre est décrite par une gaussienne
détecteur de tracecalorimètre
Pt < 30 GeV Pt < 30 GeV
σ= 0.033
Résultat de la combinaison
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H4e resolution sur la masse (N. Kerschen)
Sans mesure combinée ID + Calo
et sans contrainte sur le Z
Avec mesure combinée ID + Calo sans contrainte sur le Z
Avec mesure combinée ID + Calo avec contrainte sur le Z
σ= 1.68±0.08
σ= 1.65±0.05
σ= 1.79±0.06
La méthode tenant compte de la largeur du Z consiste en un maximum de vraisemblance incluant la distribution vraie de la masse du Z et la résolution observée du détecteur sur la mesure de la masse du Z.
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Etude de performances de H4µ (full pile-up +bruit de fond de la caverne)
H (180 GeV) 4µ event viewsignal with full pileup + cavern background sample
H(180)ZZ*4µ signal +pileup +cavern bkgr
efficiency for 4 µ ~81%
H(180)ZZ*4µ signal efficiency for 4 µ ~81.3 %
Combined ID-µ spectrometer efficiency using STACO
Pas de dégradation de performances observéemais: la simulation du bruit en cours d’amélioration
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Conclusions
Qu’est ce qui a été fait depuis le TDR:• Etudes complètes avec des échantillons DC1
– Evaluation de performances de (e,µ)– Validation de la chaine de reconstruction– Développement de nouveaux algorithmes de rejection de
bruit de fond
Ce qu’on doit faire maintenant:– Analyses dans de conditions réalistes (bruit électronique,
pile-up, bruit de la caverne, “detector as built”)– Evaluer les performances avec le nouveau layout– Adaptation des analyses aux nouveaux format des outils
(ESD, AOD,AAN)