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R encontres PQG-France d'Etretat (2007). Étude des Gamma-jets avec le Calorimètre Électromagnétique (EMCal) d’ALICE au LHC. Guénolé BOURDAUD [email protected] ALICE tracking central + EMCal : Le bon outil pour étudier les effets du jet quenching.

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Presentation Transcript


Gu nol bourdaud guenole bourdaud subatech2p3 fr

Rencontres PQG-France d'Etretat (2007)

Étude des Gamma-jets avec le

Calorimètre Électromagnétique (EMCal)

d’ALICE au LHC

Guénolé BOURDAUD [email protected]


Gu nol bourdaud guenole bourdaud subatech2p3 fr

ALICE tracking central + EMCal :

Le bon outil pour étudier les effets du jet quenching

  • tracking central ALICE :

  •  = +/- 0.9 ;  = 360°

  • Particules chargées

  • Identification de particules

  • Accès aux petits pT

  • EMCAL :

  •  ⅹ  = 1.4ⅹ110°

  • E/E = 15% / √E

  • Reconstruction complète du jet (particules neutres et chargées)

  • Détection des gammas (pour les gamma-jets).


Gu nol bourdaud guenole bourdaud subatech2p3 fr

Jet

Gamma-jets

  • Montrer la modification des jets par interaction dans le milieu (p-p vs Pb-Pb)

  • Besoin de connaître l’énergie du jet : le gamma-jet est une bonne solution.

  • L’interaction du parton (rayonnement de gluons) dans le milieu modifie

    l’état hadronique final du jet (jet-quenching)

  • Les photons n’interagissent pas avec le milieu

  • Le photon prompt donne directement l’énergie du jet

Particule prépondérante

Parton initial

Photon initial (prompt).


Gu nol bourdaud guenole bourdaud subatech2p3 fr

Les gamma-jets dans ALICE

Besoin de la grande couverture géométrique d’EMCal

Nombre de gamma-jets dans EMCal un ordre de grandeur supérieur à celui dans PHOS.

~ 10k événements pour une énergie > 30 GeV / ans

Défi : pollution des di-jets et bruit de fond des autres particules des collisions d’ions lourds.


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Hump-backed Plateau

Redistribution de l’énergie: la zone des particules de haute énergie se dépeuplepourremplir celle des particules de basse énergie


Gu nol bourdaud guenole bourdaud subatech2p3 fr

pT prépondérante

> 10% pT prompt

pT Jet ~ pT prompt

180°

Algorithmede reconstruction d’un gamma-jet

EMCal

Axe faisceaux

TPC


S lection du gamma

sélection du gamma

  • identification de particule : PID (basée sur l’analyse de la forme de la gerbe : SSA)

  • Méthode développée pour EMCal, distingue les , 0 et les autres hadrons.

  • Efficacité ~70 % et Pollution ~25 % ( de 30 GeV)

  • E > 30 GeV pour limiter les  du Bdf (thermiques, décroissance…)

  • Coupure d’isolement : 0.1 E > Ecône autour  . Si exacte, le  est isolé et considéré comme prompt.

SSA


Reconstruction du jet

Reconstruction du jet

  • Coupures & paramètres

  • Corrélation azimutale, sélection angulaire :  ( - jet) < 0,1 rad

  • particule prépondérante Elead/E > 0,1

  • algorithme de cône R=0.3 = (²+²) (étude du Bdf en cours)


Gu nol bourdaud guenole bourdaud subatech2p3 fr

Reconstruction du hump-backed plateau.

Jets atténuéssans bruit de fond

Jets sans perte d’énergie

1/N dN/dx

Ejet=30GeV .

x=ln(1/x)

simulation PYTHIA, reconstruction GEANT complète

Atténuation : PYQUEN. I.P. Lokhtin, A.M. Snigirev, Eur. Phys. J. C 46 (2006)211-217

q ~ 30 GeV2/fm Pas de bruit de fond

^

71% des gammas reconstruits

72 % des jet reconstruits si le gamma est détecté


Estimation bruit de fond de l erreur

rapport sans/avec atténuation

Sans bruit de fond

Signal seul

Estimation bruit de fond & de l’erreur

sans atténuation

atténués avec bruit de fond

atténuésmais sans Bdf.

Le bruit de fond noie totalement le signal pour x>2.5

1/N dN/d x

x=ln(1/x)

rapport sans/avec atténuation

Avec bruit de fond

Signal + bruit de fond

Hb. pLat. PB/p

x=ln(1/x)


Estimation bruit de fond

signal + bruit de fond

signal atténué seul

1/N dN/d 

=ln(1/x)

S/B ~ 10-2 pour x~ 2.5 (pT< 2.46 GeV)

Estimation bruit de fond

=ln(1/x)

Le bruit de fond noie totalement le signal pour x>2.5

Nécessite de soustraire ce bruit.


Gu nol bourdaud guenole bourdaud subatech2p3 fr

90°

Soustraire le bruit de fond

  • Reconstruire le « hump-backed plateau du bruit de fond »

  • Le soustraire à notre mesure pour obtenir le signal

en cours...


Gu nol bourdaud guenole bourdaud subatech2p3 fr

En cours et à faire

  • Étude de la soustraction du bruit de fond.

    • Par les autres particules de la collision d’ions lourds

    • Pollution par les événements jet-jet.

  • Estimation complète des incertitudes de la mesure : résolution en énergie, position, coupures, statistique, bruit de fond…

  • Déterminer la gamme en x pour laquelle le hump-backed plateau est exploitable.


  • Gu nol bourdaud guenole bourdaud subatech2p3 fr

    More …


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    PID, shower shape

    Shower shape 0 :

    Cluster in EMCal

    °

    higher energy

    °

    A tower

    Gustavo Conesa, thesis : University of Nantes and University of Valencia, 2005 ALICE-INT-2005-053

    °


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    Apport de EMCal dans ALICE :

    • total energy measurement (neutral and charged)

    • Beter definition of fragmentation function, at low z (energy loss dynamic)

    • better jet trigger

    • with central tracking :

      • medium modification (part soft)

      • composition of the quenched jets

        L’expérience idéale pour la physique des grands pT :

    • Calorimeter likeATLAS and CMS

      • Resolution (detector, measurement of the jets)

      • higher Acceptance

    • Tracking and Identification of Particles in ALICE

      La réalité : des expériences complémentaires

    • interest ATLAS/CMS :

      • high yield  higher pT (> 350 GeV)

      • study of g-jet, Z-jet (low statistics)

    • interest of ALICE : see previous


    Gu nol bourdaud guenole bourdaud subatech2p3 fr

    TPC acceptance = 90%

    CMS

    dN/dh = 3200

    ALICE

    dN/dh=6000


    Gu nol bourdaud guenole bourdaud subatech2p3 fr

    Efficiency for  identification

    > 50 % for all energy

    70 % for energy > 15 GeV

    <30% for energy > 15 GeV


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    Efficiency for ° identification

    40 % for energy > 15 GeV

    60 % for energy > 15 GeV

    low (<20%)


    Gu nol bourdaud guenole bourdaud subatech2p3 fr

    Simulation conditions

    10000 events with a single Gamma-jet,  in PHOS acceptance.

    AliGenPythia

    gener2->SetEnergyCMS(14000. or 5500.)

    SetProcess(kPyDirectGamma)  -jets process

    SetStrucFunc(kCTEQ4L)

    SetQuench(0 or 2) quenching with Pyquen

    Pyquen :parameters and initial conditions selected as an estimation for LHC heavy ion beam energies.

    Initial conditions for Pyquen : 0 = 0.1 fm/c T0=1 GeV/c

    Lokhtin, Hep-ph/0406038


    Gu nol bourdaud guenole bourdaud subatech2p3 fr

    Jet reconstruction.

    100 GeV simulated jets

    Jet Energy (GeV)

    Gamma Energy (GeV)


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    g decay from p0: angle

    EMCAL tower size changed : 0.014

    From Marco van Leeuwen


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    PID for EMCal

    °

    hadrons


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    PID, particleidentification

    , e±, ° and other hadrons.

    Discriminating parameters.

    Distributions ([, e±, °, hadrons] , energy).

    Probability for particle nature (Bayesian method).

    A

    C

    B

    Discriminant parameter


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