Slide 1 - Agenda INFN

Prestazioni dello spettrometro a muoni con i primi dati
Marianna Testa
LNF-INFN
• Introduzione
• Efficienze a basso e alto pT
• Rate di muoni non-prompt
• Perdita di energia
• Scala di energia e risoluzione
• Studi di allineamento con Zmm
• Analisi preliminare con dati FDR2
Introduzione
Determinare le prestazioni dello
spettrometro con i dati e
compararle con il MC.
Sviluppare metodi per trovare
correzione da applicare ad altre
analisi.
M(GeV) (GeV) BR(mm) (nb)
J/
3.1
~0
~30 (m4m6)

10
~0
~10 (m4m6)
Z
91
2.5
~1.5
Efficienze: da basso pT (3 GeV) a alto pT Le risonanze sono i migliori
(1 TeV)
candidati per tali studi: cinematica
Rate di fake: confronto dati-MC.
nota, alta statistica, selezionate dal
Scala di energia e risoluzione
trigger,
Perdita di energia nei calorimetri
Molti studi per lo SM possono essere
Linearità
estesi anche per le prestazioni del ID e
Monitoraggio offine dell’allineamento e
per algoritmi di basso pt
delle calibrazioni
Efficienza: Zmm Tag&Probe
Schott, Benekos, Bellomo
Tracking
L=50 pb-1
Zmm: pT>20 GeV
Alta statistica: 1.5 nb.
Errore: (stat)~0.5% sia per il trigger che
per il tracciamento
Fondo: trascurabile, circa 0.2%.
Sistematica: (syst)<0.5%
Studi in corso per estendere il metodo al ID.
Trigger
Efficienza a basso PT: J/ (I)
m
Selezione J/mm:
1 traccia MS+ID e 1 traccia ID con
|Minv-M J/|/ <3
pT(ID)>3 GeV per ridurre fondo dovuto
a pioni di basso impulso  30 nb.
mm
Fondo bbm(6)X : 5-10mb.
Ridotto a ~20 nb con tagli di selezione
Contributo da Drell-Yan da studiare.
Rapporto segnale.fondo ~1/2
taglio a livello di generazione
C.Gatti,
M.Testa
Ulteriore riduzione del fondo usando le
informazioni dei calorimetri: algoritmo
TileMuID (studi con algoritmo CaloMuon
-Tag in corso con dati FDR2).
bbm(6)X:
Wrong tag
Good tag
L’algoritmo Tile Mu ID
Partendo dal terzo al primo strato il muone viene cercato in una
“strada” che punta all’IP e viene trovato se il deposito di energia è
compatibile con quello di un muone.
efficienza ~ 80% fino a ~3 GeV per |h|< 1.2
Efficienza a basso PT: J/ (II)
Richiesta di “matching” geometrico
tra traccia dell’ID e quella data
dall’algoritmo Tile Mu ID
DR<0.5 DR = (Df2 +Dh2)
Traccie di pioni nel ID ridotte:
bbXm ridotto al 3 %
J/ good tags
J/ wrong tags
bbm6X good tags
bbm6X wrong tags
L=1 pb-1
No
2 cut
MC
Rec
2 < 100
2peak=5
Efficienza: J/ con TrigDimuon (I)
TrigDiMuon : algoritmo di trigger di LV2 basato su
associazioni tra traccie nel ID e hit nel MS
(Nathalia & Shlomit).
partendo da una singola ROI di muone.
Muoni da J/ separati da DR=0.47
Rate di LV1 ridotta di un fattore 500.
Muone “tag” da L1 RoI
Tagli offline
pT>4 GeV per entrambi i muoni
DM<150 MeV
eveto+VTX
Campione: 50k J/m(4)m(6)
Studi sul fondo da completare.
signal selection
Q probe
MJ/
Kine-cuts
e-veto
VTX
Samira Hassani
Efficienza: J/ con TrigDimuon (II)
L=1 pb-1
MC
Rec
Buon accordo tra metodo e MC
Rate di muoni non prompt
Carlo Dallapiccola
Confronto dati/MC di rate muoni
combinati dai decadimenti dei pioni
in processi noti: Ks+- , DK
per riscalare il fondo MC.
Campione: 500k ttbar
Selezione di Ks con traccie ID:
pT del pione > 3 GeV
Frazione di decadimenti aspettata:
L(ID)/l() ~1%.
Osservata: (0.42±0.15)%
L=500 pb-1
MC: (0.63±0.05)%
Metodo/MC~0.7±0.3
Studi della sistematica in corso
Perdita di Energia
Errore su E
nella ricostruzione
DE prima del MS può essere studiata dal
confronto tra gli impulsi nell’ID e nel MS.
Controllo indipendente usando J/ con impulsi
dallo MS è utile prima dell’allineamento tra ID
e MS.
Usando solo traccie del MS: fit di vertice e fit
cinematico, studio dei residui di impulso del fit
in funzione di h. Sensibile a DE nella Rel.
12.x.x
L=1 pb-1
Con inner tracker
C.Gatti, M.Testa
MJ/(MeV)
MS standalone
DP(MeV)
DP(MeV)
200
100
0
MS-MC
MS-ID
h
MS-MC
MS-FIT
h
Scala di Energia e risoluzione
Campione Zmm MC diviso in
‘campione di data’ e un ‘campione MC ’.
Fit della massa invariante ottenuta dai
‘dati’ con lo spettro ottenuto dal ‘MC’
dopo la correzione in scala, , e in
risoluzione, , degli impulsi delle traccie
pfit= prec (1+g) dove g è una variabile
gaussiana con media 0 and deviazione
standard 1
‘Dati’ calibrati
L=20 pb-1
Con detector calibrato e ~20,000 Zmm
selezionati, la scala di energia e la risoluzione sono
‘Dati’ scalibrati
determinate allo 0.1% (solo errore statistico).
Con detector scalibrato e 40,000 eventi:
1-=(01)% =(102)%
M.Antonelli, S.Miscetti, C.Gatti
Allineamento e calibrazioni con Zmm (I)
Campione scalibrato (1mm, 1 mrad).
Vincolo della massa dello Z per rideterminare gli inpulsi dei muoni.
Applicazione di correzioni in impulso a
livello di torri proiettive.
Sfruttare anticorrelazione tra muoni
positivi e negativi
 DB DS  
p  p  1 

p 
2
B kBL




(prec-pest)/p
Residuals,
1 point per tower.
(prec-pMC)/p
(prec-pest)/p m+ vs mDS
~360 torri definite (1 torre copre lo stesso angolo
di una camera).
Statistica del campione MC ~ 100 µ per torre.
M.Antonelli, M.Testa, C.Gatti
DB
Allineamento e calibrazioni con Zmm (II)
Effetti dello spostamento delle camere
in una singola torre
Dp/p
m+
m
p(MeV)
Effetti della rotazione delle camere
in una singola torre
Dp/p
Correzioni medie all’impulso tenendo conto
di spostamenti e rotazioni delle camere.
Altri effetti (non uniformità B,
sovrapposizione delle torri) causano
l’allargamento della risoluzione finale.
m
m+
f
Allineamento e calibrazioni con Zmm (III)
L=50 pb-1
Prima della calibrazione
Dopo la calibrazione
Detector con allineamento ideale
m+ on barrel
4.9 GeV
7.5 GeV
3.7 GeV
Allineamento e calibrazioni con Zmm (IV)
Gli impulsi calibrati ottenuti possono
monitorare la linearità nel MS
Utile per estrapolare la scala
alla regione del TeV
Dp/p
Dp=pMS-pMC
Dp=pMS-pCalib
Dp/p
f
Dp/p
m+ on endcap
p(MeV)
h
Analisi preliminare con il MC FDR-2 (I)
Analizzate le stream di Muon usando sia eventi con
allineamento ideale che scalibrati
Athena 14.2.0
Utilizzo di Ganga 4.4.15 su Napoli e Roma1 (3 job su 6 falliti)
Selezionati 70k muoni combinati con opposta carica
C.Gatti,
M.Testa
eventi calibrati
eventi scalibrati
Mmm(MeV)
Analisi preliminare con MC FDR-2 (II)
OS
SS
J/
Y
J/
Mmm(MeV) Z
Y
Mmm(MeV)
Z
Mmm(MeV)
Mmm(MeV)
Conclusioni
• Le prestazioni del MS possono essere determinate con molti strumenti dai dati con
una luminosità integrata ~100 pb-1.
• Efficienze di tracciamento possono essere misurate all’ 1% sia ad basso che ad alto
pT.
• Errore su E dell’ordine del 5% visibile sia combinando ID e MS, sia usando
solo il MS. Possibile correzione all’1%
• La scala globale di energia può essere misurata al livello del 0.1% (1%) con un
detector allineato (disallineato)
• Linearità in impulso può essere controllata entro ~1%/100GeV.
• Studio del confronto Dati/MC su rate muoni non -prompt : Rapporto
metodo/MC~0.7±0.3 per decadimenti del Ks. Altri canali in studio.
• Studi di algoritmi di identificazioni di muoni con i calorimetri sono in corso.
•Alcuni studi sono preliminari e si aspettano miglioramenti .
• Analisi preliminare degli eventi FDR2