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

Journées de Rencontre Jeune Chercheurs Aussois, Décembre 2005. Reconstruction des paires t t du Modèle Standard avec le détecteur ATLAS. Eric COGNERAS Laboratoire de Physique Corpusculaire de Clermont-Ferrand. Plan. Le détecteur ATLAS Motivations Le quark top et le Modèle Standard

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

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Presentation Transcript

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

  2. Plan • Le détecteur ATLAS • Motivations • Le quark top et le Modèle Standard • Analyse • Conclusion et perspectives JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  3. Le Détecteur ATLAS • L’une des 4 expériences du LHC • Regroupe 34 pays • 1800 physiciens JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  4. Le Détecteur ATLAS • Caractéristiques : • Dimensions : 42m X 22m X 22m • 7000 tonnes • Objectifs : • Boson de Higgs • Compositivité • Matière Noire • Supersymétrie • Dimensions supplémentaires • … JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  5. Le Détecteur ATLAS • Tracking • Identification des e- • Reconstruction précise des vertex secondaires • Etiquetage efficace des jets b et t • Calorimètres • Séparation gp0 et g-jets • Identifier les e- des désintégrations b • Chambre à muon • Grande efficacité de détection des m JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  6. Motivations :Le Modèle Standard de la Physique des Particules • 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, … JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  7. Motivations :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 reconstruction du top et des paires tt du Modèle Standard JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  8. Le quark top et le Modèle Standard • Production des paires tt au LHC 10% au LHC 90% au LHC JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  9. j j W b t p p X b t W m,e n Le 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% JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  10. j j W b t p p X b t W m,e n Analyse :Sélection des événements • Dans la suite, événements tt semileptoniques • Eliminer les événements bruit de fond • Au moins 4 jets, PT>40GeV/c, |h|<2,5 parmi lesquels 2 identifiés b • Au moins 1 muon isolé,PT>20GeV/c, |h|<2,5 • Impulsion Transverse manquante PTmanq>20GeV/c • Efficacité de sélection • 16 % JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  11. j j W b t p p X b t W m n Analyse :Reconstruction des événements • W hadronique : • Reconstruction : appariement de 2 jets légers JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  12. j j W b t p p X b t W m n Analyse :Reconstruction des événements • W hadronique : • Reconstruction : appariement de 2 jets légers • Jets doivent être calibrés Pureté : 16 % JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  13. j j W b t p p X b t W m n Analyse :Reconstruction 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) Pureté : 30 % JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  14. j j W b t p p X b t W m n Analyse :Reconstruction 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 Pureté : 60 % Efficacité : 4 % JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  15. j j W b t p p X b t W m n Analyse :Reconstruction des événements • Top hadronique : • Association du W hadronique avec les jets b JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  16. j j W b t p p X b t W m n Analyse :Reconstruction des événements • Top hadronique : • Association du W hadronique avec les jets b • Jets b doivent être calibrés Pureté : 27 % JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  17. j j W b t p p X b t W m n Analyse :Reconstruction des événements • Top hadronique : • Pour chaque événement, LA combinaison donnant le plus grand PT au top est conservée Pureté : 39 % JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  18. j j W b t p p X b t W m n Analyse :Reconstruction 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 Pureté : 63 % Efficacité : 2 % JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  19. j j W b t p p X b t W m n Analyse :Reconstruction 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 hadronique JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  20. j j W b t p p X b t W m n Analyse :Reconstruction des événements • Top leptonique : • Association du W leptonique avec le b leptonique Pureté : 69 % JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  21. j j W b t p p X b t W m n Analyse :Reconstruction des événements • Top leptonique : • Association du W leptonique avec le b leptonique • Fenêtre de masse de 25 GeV autour de la masse du pic Pureté : 77 % JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  22. j j W b t p p X b t W m n Analyse :Reconstruction des événements • Paire tt : • Association des 2 tops reconstruits JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  23. Conclusion 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, … JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  24. Le Détecteur ATLAS • Moyens pour réaliser les objectifs : • Détecteur interne • Mesure précise de l’impulsion des traces chargées • Identification efficace des électrons • Reconstruction précise des vertex secondaires • Etiquetage efficace des jets b et lepton t • Calorimètres • Séparation gp0 et g-jets • Capacité d’identifier les e- provenant de la désintégration leptonique des jets b • Bonne résolution en énergie pour les e-, les g et les jets • Grande couverture angulaire • Linéarité de la réponse couvrant tout le spectre en énergie • Chambre à muon • Grande efficacité de détection des m • Mesure de leur impulsion sur tout le spectre en énergie JRJC Aussois, 10 décembre 2005

  25. j j W b t p p X b t W m n Analyse :Reconstruction des événements • W leptonique : • Uniquement semi-leptonique m Pureté : 90 % JRJC Aussois, 10 décembre 2005

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