Reconstruction des paires t du Modèle Standard avec le détecteur ATLAS Reconstruction des paires...

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Reconstruction des Reconstruction des paires t paires tt du Modèle du Modèle Standard avec le Standard avec le détecteur ATLAS détecteur ATLAS Eric COGNERAS Eric COGNERAS Laboratoire de Physique Corpusculaire de Clermont-Ferrand Laboratoire de Physique Corpusculaire de Clermont-Ferrand Journées de Rencontre Jeune Chercheurs Journées de Rencontre Jeune Chercheurs Aussois, Décembre 2005 Aussois, Décembre 2005

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Reconstruction des paires tReconstruction des paires tt du du Modèle Standard avec le Modèle Standard avec le

détecteur ATLASdétecteur ATLAS

Eric COGNERASEric COGNERASLaboratoire de Physique Corpusculaire de Clermont-FerrandLaboratoire de Physique Corpusculaire de Clermont-Ferrand

Journées de Rencontre Jeune ChercheursJournées de Rencontre Jeune ChercheursAussois, Décembre 2005Aussois, Décembre 2005

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22Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005

PlanPlan

Le détecteur ATLAS

Motivations

Le quark top et le Modèle Standard

Analyse

Conclusion et perspectives

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33Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005

Le Détecteur ATLASLe Détecteur ATLAS

L’une des 4 expériences du LHC Regroupe 34 pays 1800 physiciens

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44Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005

Le Détecteur ATLASLe Détecteur ATLAS

Caractéristiques : Dimensions : 42m X 22m X 22m 7000 tonnes

Objectifs : Boson de Higgs Compositivité Matière Noire Supersymétrie Dimensions

supplémentaires …

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55Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005

Le Détecteur ATLASLe Détecteur ATLAS

Tracking Identification des e-

Reconstruction précise des vertex secondaires

Etiquetage efficace des jets b et

Calorimètres Séparation 0 et

jets Identifier les e- des

désintégrations b

Chambre à muon Grande efficacité

de détection des

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66Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005

Motivations :Motivations :Le Modèle Standard de la Physique des Le Modèle Standard de la Physique des

ParticulesParticules

Reproduit les données expérimentales Validation des tests au niveau du ‰

Mais Modèle effectif à basse énergie Brisure de symétrie électrofaible ajoutée  ad hoc Nombreux paramètres libres

Les Modèles au-delà du Modèle Standard Supersymétrie Technicouleur Cordes, …

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77Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005

Motivations :Motivations :Pourquoi le top ?Pourquoi le top ?

Mesure précise de Mtop contraint MHiggs

Le quark top joue un rôle important dans de nombreux modèles alternatifs

Fort couplage possible de la nouvelle Physique au quark top

exemple : impact sur

Avant tout, bien comprendre la Avant tout, bien comprendre la reconstruction du top et des reconstruction du top et des paires tt du Modèle Standardpaires tt du Modèle Standard

tt

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88Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005

Le quark top et le Modèle StandardLe quark top et le Modèle Standard

Production des paires tt au LHC

10% au LHC

90% au LHC

pb 833tt

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99Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005

Le quark top et le Modèle StandardLe quark top et le Modèle Standard

Désintégration du quark top

(Br=0.61) (Br=0.28)

Désintégration du système tt Seul mode semi-leptonique est exploitable

2jets légers et 2 jets b

1 lepton (muon ou électron)

1 neutrino Rapport de Branchement : 29%

Xpp

t

t

b

b

W

W

jj

e

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1010Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005

Analyse :Analyse :Sélection des événementsSélection des événements

Dans la suite, événements tt semileptoniques

Eliminer les événements bruit de fond Au moins 4 jets, PT>40GeV/c, ||<2,5

parmi lesquels 2 identifiés b Au moins 1 muon isolé, PT>20GeV/c, ||<2,5

Impulsion Transverse manquante PTmanq>20GeV/c

Efficacité de sélection 16 %

X pp

t

t

b

b

W

W

jj

e

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1111Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005

Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements

W hadronique : Reconstruction : appariement de 2 jets légers

Xpp

t

t

b

b

W

W

jj

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Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements

W hadronique : Reconstruction : appariement de 2 jets légers Jets doivent être calibrés

Xpp

t

t

b

b

W

W

jj

Pureté :16 %

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Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements

W hadronique : Pour chaque événement, conserve LA combinaison dont la

masse est la plus proche de la masse théorique du W (80,4 GeV)

Xpp

t

t

b

b

W

W

jj

Pureté :30 %

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1414Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005

Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements

W hadronique : Pour chaque événement, seule LA combinaison dont la

masse est la plus proche de la masse théorique du W (80,4 GeV) est conservée

Coupure supplémentaire : fenêtre de 25 GeV

Xpp

t

t

b

b

W

W

jj

Pureté :60 %Efficacité :4 %

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1515Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005

Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements

Top hadronique : Association du W hadronique avec les jets b

Xpp

t

t

b

b

W

W

jj

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1616Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005

Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements

Top hadronique : Association du W hadronique avec les jets b Jets b doivent être calibrés

Xpp

t

t

b

b

W

W

jj

Pureté : 27 %

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Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements

Top hadronique : Pour chaque événement, LA combinaison donnant le plus

grand PT au top est conservée

Xpp

t

t

b

b

W

W

jj

Pureté : 39 %

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1818Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005

Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements

Top hadronique : Pour chaque événement, LA combinaison donnant le plus

grand PT au top est conservée Coupure supplémentaire : fenêtre de 25 GeV autour du pic

Xpp

t

t

b

b

W

W

jj

Pureté : 63 %Efficacité :2 %

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1919Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005

Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements

W leptonique : Si le Top hadronique reconstruit dans fenêtre de masse Identifie Px manquant et Py manquant à Px et Py du neutrino On ne

connaît pas Pz Contrainte pour obtenir Pz :

Neutrino de masse nulle

lepton + neutrino redonnent masse du W

Equation quadratique en Pz neutrino 2 solutions Ne conserve que la solution donnant

une masse de top la plus proche de la

masse du top hadroniqueX

pp

t

t

b

b

W

W

jj

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2020Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005

Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements

Top leptonique : Association du W leptonique avec le b leptonique

Xpp

t

t

b

b

W

W

jj

Pureté : 69 %

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Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements

Top leptonique : Association du W leptonique avec le b leptonique Fenêtre de masse de 25 GeV autour de la masse du pic

Xpp

t

t

b

b

W

W

jj

Pureté : 77 %

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Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements

Paire tt : Association des 2 tops reconstruits

Xpp

t

t

b

b

W

W

jj

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Conclusion et perspectivesConclusion et perspectives

Bilan Reconstruction des tops hadroniques et leptoniques

satisfaisante Travail à fournir pour améliorer la reconstruction de la paire

tt

Ce qui reste à faire Améliorer par des coupures judicieuses l’efficacité et la

pureté de la reconstruction des tops Possibilité de déterminer précisément la masse du quark top

avec ajustement cinématique Générer des résonances tt pour étude comparative Potentiel de découverte, …

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Le Détecteur ATLASLe Détecteur ATLAS

Moyens pour réaliser les objectifs : Détecteur interne

Mesure précise de l’impulsion des traces chargéesIdentification efficace des électronsReconstruction précise des vertex secondairesEtiquetage efficace des jets b et lepton

Calorimètres Séparation 0 et jetsCapacité d’identifier les e- provenant de la désintégration leptonique des jets bBonne résolution en énergie pour les e-, les et les jetsGrande couverture angulaireLinéarité de la réponse couvrant tout le spectre en énergie

Chambre à muon Grande efficacité de détection des Mesure de leur impulsion sur tout le spectre en énergie

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Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements

W leptonique : Uniquement semi-leptonique

Xpp

t

t

b

b

W

W

jj

Pureté : 90 %