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Reconstruction combinée des muons dans ATLAS

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Reconstruction combinée des muons dans ATLAS. Samira Hassani DAPNIA / SPP. Combinaison des traces Identification des muons de bas Pt Performances et résultats. RPC TGC. CSC MDT. Reconstruction des muons. En traversant le détecteur Atlas, un muon est détecté dans :

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Presentation Transcript
reconstruction combin e des muons dans atlas

Reconstruction combinée des muons dans ATLAS

Samira Hassani

DAPNIA / SPP

  • Combinaison des traces
  • Identification des muons de bas Pt
  • Performances et résultats
reconstruction des muons
RPC TGC

CSC MDT

Reconstruction des muons

En traversant le détecteur Atlas, un muon est détecté dans :

  • 2 systèmes de reconstruction de traces avec une grande précision :

le trajectographe interne et le spectromètre à muons

  • Les calorimètres

Les trois systèmes fournissent des signaux pouvant servir à la mesure ou à l’identification

  • Syst performant

à grand pT

B

E perdue dans

le Calo> 3GeV

ID performant

pour les bas pT

B

Champ Solénoïdal

Champ toroïdal inhomogène

qu est ce qu on peut combiner
Qu’est ce qu’on peut combiner ?

Identification

des  de bas pT

Combinaison

des traces

  • Segments
  • Trace Système

+

+

  • E perdue dans le Calo
  • Trace ID

+

  • Trace ID

Aspects importants :

alignement Système / ID , Précision de mesure de E perdue dans les calorimètres

Echelle d’énergie du ID et du Système

combinaison des traces
Combinaison des traces
  • La combinaison des mesures effectuées dans le système à muons avec celles du trajectographe interne :

- améliore la résolution sur le momentum dans l’intervalle

20 GeV

- permet la rejection des muons provenant des interactions secondaires et ceux résultant de la désintégration en vol des ,

  • STACO : COmbinaison STAtistique des Traces mesurées indépendamment dans le trajectographe interne et le spectromètre à muons

Samira Hassani

staco propagation de la trace au p rig e
STACO : Propagation de la trace au périgée
  • La trace est reconstruite dans le ID par des algorithmes dédiés au périgée
  • La trace reconstruite dans le Système à muons est retro-propagée vers le faisceau
  • Les effets des diffusions multiples et des fluctuations de l’énergie perdue dans les calorimètres sont pris en compte dans la propagation de la matrice de covariance
  • La combinaison des traces est acceptée si le 2 global est inférieur à une certaine valeur maximale

Samira Hassani

slide6
Z (MS) mm

mean=20.3 ± 0.6

σ = 43.7 ± 0.7

Offset = 0.31 ± 0.68

Slope = 1.02 ± 0.06

Z (ID) mm

Impact Parameter at Perigee (mm)

Propagation de la trace au périgée dans le Combined Test Beam

  • Extrapolation des traces des chambres à muons au périgée sur une distance de ≈40 m marche
  • La corrélation entre la coordonnée Z de la trace retro-propagée au perigée et celle du ID au périgée montre que la pente est égale à 1
r sultats de staco
(%)

pT(GeV)

Résultats de STACO

Z 2 (DC3)

Single Muon (DC1)

ID seul

σ = 2.77 ± 0.08

Système

seul

σ = 3.60 ± 0.05

σ = 2.46 ± 0.03

STACO

  • STACO améliore la résolution sur le momentum dans l’intervalle

20 GeV

  • STACO améliore la résolution en masse du Z par ~10% (~30%) par rapport auID seul (Système seul)
identification des muons de bas pt
pT(GeV)Identification des muons de bas Pt
  • L’efficacité de reconstruction et de combinaison décroît très rapidement à bas pT
  • La reconstruction précise des muons de bas pT dans un champ magnétique très inhomogène est délicate
  • Beaucoup de muons sortent des calorimètres avec une très faible énergie et ne peuvent pas atteindre les stations « medium » ou « outer », ou ne sortent pas du tout
slide9
MuTag : Identification des muons de bas Pt
  • MuTag est un nouvel algorithme qui a été développé en Juillet 2005
  • Principe de la méthode :
    • Commencer à partir des traces ID reconstruite au périgée
    • Extrapoler ces traces aux segments reconstruites dans les stations internes (BIx, EIx)

( les segments sont des quantité reconstruite et non seulement une collection de hits)

    • Essayer d’associer les traces ID avec des segments qui n’ont pas déjà été assosiés à une trace combinée
    • Appliquer des coupures supplémentaires sur la qualité des segments

Stations Internes

association en id segment
Association en : ID - Segment

Une simple extrapolation est utiliséeMSpredicted = ID + f(ID )/ pT

1.2 <|η| < 2

|η| < 1.2

14 mrad

70 mrad



.pT

absence de la seconde coordonnée

dans les stations internes

une faible contrainte dans l’association des segments aux traces ID

Présence des TGC => 2nd coordonnée dans les stations internes

association id segment
Association  : ID - Segment

|η| < 1.2

1.2 <|η| < 2

.p (mrad.GeV) à pT = 5 GeV

  • Une extrapolation simple : extrapolé = ID
  • La trace est tagguée si :

|MS predicted - MS|/ <3 et | MS Predicted - MS|/ <3

Samira Hassani

slide12
Rejection de MuTag

Lumi05.sf01

Single μ

(PT = 11 GeV)

Une rejection > 930 est obtenue dans un environnement de bruit

performances de mutag
Performances de MuTag

Lumi00.sf00 samples

Efficiency

Efficiency

11 GeV

9 GeV

◦ MuTag

□ Muonboy

● STACO

7 GeV

5 GeV

pT(GeV)

  • MuTag améliore l’efficacité d’identification jusqu’à 96% dans l’intervalle
  • 5 < pT < 1000 GeV (MuTag n’est pas restreint au bas pT uniquement)
  • L’efficacité de MuTag est complémentaire à celle de STACO
  • MuTag comble le déficit d’efficacité dans le barrel mais il reste encore un trou àη~1.3
slide14
EML

EOL

=1

EEL

=1.3

EIL

Extrapolation aux chambres Medium

Avant extrapolation

Après extrapolation

  • Le déficit en efficacité à η~1.3 est dû à l’absence des chambres EEL et à la non-couverture totale en φ des EIL
  • L’extrapolation des traces ID aux chambres medium permet de combler le trou à
  • η ~1.3
  • Mais, il reste à estimer les fausses traces. Eventuellement, on peut utiliser l’information de l’énergie déposée dans les tuiles pour réduire les traces fantômes
slide15
StacoCombinedMuon
  • STACO(ID+MS)
  • MS pour 2.5< <2.7
  • StacoCombinedMuonLowPt
  • MuTag tracks (|η| <2.5)

MboyCombinedMuon

Reconstruction Standalone

Enlever les intersections

AOD

Quelques mots de software

  • STACO / MuTag sont complètement intégrés dans le software d’ATLAS
  • STACO / MuTag utilisent en entrées les “common tracking tool ”et produisent des ESD en sortie

Tag

Muonboy / STACO/ MuTag sont actuellement dans le Tag par défaut jusqu’à nouvelordre

slide16
Les autres algorithmes Muid/MuidLowPt
  • Muid : fit global de la trace du muons en utilisant les hits mesurés séparément

par les deux sous-détecteurs ID et Système à muons lors de la reconstruction standalone

  • MuidLowPt : les traces sont extrapolées aux chambres du Système à muons

(MDT,RPC,CSC), et leurs hits sont associés à la trace ID selon leurs proximité en  et 

  • Comparaison entre STACO/Muid et MuTag /MuidLowPt
  • Exemple: l’analyse Higgs->4 μ
  • STACO est 10% plus efficace que Muid (2.2% par muon)
  • La fraction de fake muons :

MuTag (0.9%) et MuidLowPt (5.6%)

  • STACO est decalé de ~0.5 GeV par rapport à la masse simulée alors que MuId est OK.

Ceci est dû à la parémétrisation de l’énergie perdue dans le calo.

On travaille pour résoudre ce problème.

conclusion
Conclusion
  • STACO et MuTag marchent très bien et donnent les meilleures performances dans les différentes analyses
  • La procédure de rétro-propagation a été testée avec succès avec les données du test beam
  • L’utilisation de l’énergie mesurée dans les calorimètres est en cours de développement
  • Nos algorithmes seront testées et affinées en vue des conditions réalistes du démarrage du LHC

Samira Hassani

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