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R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 1
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 2
Etude du quark top dans l ’expérience Etude du quark top dans l ’expérience
ATLASATLAS
1. ATLAS auprès du LHC
2. Physique du quark top au LHC
3. Reconstruction des objets
4. Conclusion
R. Torres
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 3
LHCLHC
•Collisionneur pp
•démarrage 2007
s=14 TeV
•luminosité 1034
cm-2.s
-1
CMS
ALICE
LHCB
ATLAS
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 4
Sections éfficacesSections éfficaces
•Nombre
d ’événements total :
109s
-1
•Nombre
d ’événements ttbar:
10 s-1
•2 ordres de grandeur
de plus que le
Tevatron
LHC véritable usine
à quark top
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 5
Le détecteur ATLASLe détecteur ATLAS
Statut du détecteur en 2006
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 6
Détecteurs internesDétecteurs internes
•Bonne résolution sur les
impulsions des particules
chargées
•Efficacité de reconstruction
des traces isolées
Détecteur de vertex
à pixels
SCT TRT
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 7
CalorimètresCalorimètres
•Mesure de l ’énergie
•Identification des
électrons et des
photons
•Reconstruction des gerbes
électromagnetiques et
hadroniques
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 8
Spectromètre à muonSpectromètre à muon
•Reconstruire
les trajectoires
des muons
•mesure de
l’impulsion des
muons
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 9
Programme de physique d’ATLASProgramme de physique d’ATLAS
•Recherche du boson
de Higgs
•Recherche des
particules
supersymétriques
•Mesures et test du Modèle Standard,
principalement dans la physique du top
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 10
Production et décroissanceProduction et décroissance
8.106 événement ttbar par an
•2 modes de
décroissance:
t jjjb
t j
b
Décroissance semileptonique
statistique haute et mesure précise
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 11
Simulation - DescriptionSimulation - Description
sélection des événements
=1 Lepton isolé:de haute impulsion transverse pT>20 GeV, ||<2.5
≥ 4 Jets: cone R=0.4, pT>30 GeV, ||<2.5
2 b-tagged jets: poid>4.5
PTmiss: pT>20 GeV
differences entre 2 simulations “Rome” et “CSC” :
Génération des évenements: Correction du temps de vie du tau (0 dans Rome)
Détecteur: Ajout d’une couche de pixels (barrel+endcap)
Reconstruction: Modification de la reconstruction des muons
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 12
Reconstruction des leptonsReconstruction des leptonsCSC/Moore
Rome/Moore
Electron: Perte de 5% d’efficacité de reconstruction
Muon: Gain de 10% d’efficacité avec la nouvelle reconstruction des muons,
isolation: coupure à 6 GeV
Electrons Muons
Nouvelle couche
de pixels
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 13
Lepton/jet resolutionLepton/jet resolution
Electron: la nouvelle couche de pixels augmente la resolution et la queue
Muon: légère amélioration en et Pt
Jet: aucune modification mais une moins bonne precision sur la reconstruction par rapport aux leptons
CSC/Moore Rome/Moore
Electrons Muons Jets
Nouvelle
couche de pixel
2% 2% 8%
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 14
b-tagging performanceb-tagging performance
c-jet
light-jet
Performance: dégradée comparée à
Rome malgré la nouvelle couche de
pixels
Cause: temps de vie du tau nul dans
Rome
rejection si on ne prend pas les jets
venant du tau
=60% Ruds+
Ruds R
CSC 120 500 25
Rome 160
SV1+IP3D cut for CSC
b (%)
10
10R
CSC
Rome
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 15
reconstruction du topreconstruction du top
•W jj: on combine tous les jets 2 à 2.
Sélection si Minv
-Mw<20 GeV
•Jet de b choisi si Minv
-Mt <35 GeV
Rappel: plus de 4 jets reconstruis (inclus 2 jets de b)
•W : reconstruction de Pt
avec
l ’énergie transverse manquante. On fixe la
valeur du W pour calculer Pz
•on prend le jet de b restant pour la
reconstruction du top
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 16
reconstruction du topreconstruction du top
Aucun changement sur la distribution de la masse du
top
Cause: la résolution sur la masse du top est dominée
par la reconstruction des jets qui n’a pas changé entre
Rome et CSC
top Leptonique top Hadronique
CSC
Rome
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 17
ConclusionConclusion
modification de la fonction de structure du proton
rajout du temps de vie du lepton tau
rajout d’une couche de pixels
modification de la reconstruction des muons
La reconstruction des jets domine celle de l’évenement ttbar
L ’expérience ATLAS auprès du LHC permettra une étude approfondie des
propriétés du top.
Dans l’étude comparative qui a été menée entre les deux versions de la
simulation les différences sont:
Ces changements ont des impacts sur la reconstruction des leptons.
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 18
PPtt
missmiss
[El+(Pt
)2+(Pz
)2]2-(Px
l+ Px
)2-(Py
l+ Py
)2-(Pz
l+ Pz
)2=Mw
2
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 19
CSC vs Rome: Lepton isolationCSC vs Rome: Lepton isolation
Electron: no change compare to Rome
Muon: more isolated than in Rome
Assess effect of new PYTHIA showering with AcerMC tt (5205)
Electrons Muons
CSC/Moore CSC/Muonboy Rome/Moore
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 20
CSC vs Rome: Lepton resolutionCSC vs Rome: Lepton resolution
Electron: resolution and tails slightly increased due to new pixel layer
Muon: improved Moore reconstruction, Muonboy ~ Moore
= 1.8 / 1.6%
= 0.6 / 0.6.10-3
= 0.18 / 0.18 = 0.12 / 0.12
= 0.5 / 0.6.10-3
= 2.4 / 2.6%
Electrons Muons
New pixel layer
Moore improved
= 2.3%
= 0.6.10-3
= 0.12
CSC/Moore CSC/Muonboy Rome/Moore
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 21
CSC vs Rome: Jet/PtmissCSC vs Rome: Jet/Ptmiss
No change compare to Rome
= 8.8 / 8.8%
= 17 / 17 = 15 / 15 %
= 25 / 25.10-3All jets All jets
All jets pTmiss(Topo)
Reconstructed jets compared to MC jets before calibration (match. R<0.1)
CSC
Rome
R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 22