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R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 1

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R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 1

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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

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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

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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

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R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 5

Le détecteur ATLASLe détecteur ATLAS

Statut du détecteur en 2006

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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

Page 7: R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 1

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

Page 8: R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 1

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

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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

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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

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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

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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

Page 13: R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 1

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%

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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

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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

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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

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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.

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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

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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

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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

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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

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R. Torres Etude du top dans l'experience ATLAS 22