Y üksek Enerji Fiziğinde Nas ıl Anal iz Y apılır ? Ü zerine bir ç e ş itleme…
description
Transcript of Y üksek Enerji Fiziğinde Nas ıl Anal iz Y apılır ? Ü zerine bir ç e ş itleme…
1
Yüksek Enerji FiziğindeNasıl Analiz Yapılır?
Üzerine bir çeşitleme…
V. Erkcan ÖzcanUniversity College London
22 Kasım 2007
CERNTR toplantısı
2
Özet
• Amaç: Olabildiğince kısa bir zamanda bir “keşif” analizinin nasıl yapıldığını anlatmak.– Model ve Jeneratör (Üretici)– Simulasyon ve Olaylar– Analiz– Anlamlılık/Değerlilik (Significance) ve
Sistematik hatalar– Sunum ve makaleler…
3
Bu Sunum Ne Değil?
• “Keşif” analizi – “Hassas ölçüm” degil.• Özellikle “çarpıştırıcı fiziği” ağırlıklı. • Slaytlar bütün adımları, detayları
göstermiyorlar, sadece tartışmayı yönlendirmek amacı taşıyorlar.– Soru sormak zaruri…– Tarzanca icin özür diliyorum…
4
Model / İmza Secimi• Ilginç bir fizik modeli
– Bildiklerimiz neler?– Bilmediklerimiz ne olabilir?
• Deneyci olarak modeli ne kadar detaylı anlamalıyım?– Öğrenci perspektifi, post-öğrenci perspektifi
• “Popüler” mi, “beklenmedik” mi?– Öğrenci perspektifi, post-öğrenci perspektifi
• Model mi? İmza mi?• Örnek: Fourth Sequential Family within the context of
“Flavor democracy”.– İmza: Standard Model’dekileriden daha ağır lepton ve quarklar.
5
Jeneratör Seviyesi
• Acaba modelimizin imzasini makinamizin enerjisinde görebilir miyiz?– Birden fazla imzasi, kanali varsa hangisini?
• Sinyalin ve backgroundun (taban sayımı) tesir kesitleri neler?
• Kinematik değişkenler– Detektör, tetikleyici…
jjWWqqpp 44
6
Jeneratörler Parton Düzeyi
• Matris elemanlarının hesabı– Model Lagrangian’ini girmek
• Bilinmeyen parametreler?– Kaç vertex istiyoruz?– Leading-order mi? Next-to-leading order mi?– Parton dağılım fonksiyonları– QCD skalası– Kinematik gereklilikler
• Bütün bunları nasıl giriyoruz?– Kod yazabiliriz (genellikle Fortran)– Grafik girdi yapılabilir– “Input card” yazabiliriz
7
Madgraph girdisi(Input Card örneği)
##********************************************************************## Number of events and rnd seed *##********************************************************************# 25000 = nevents ! Number of unweighted events requested # 0 = iseed ! rnd seed (0=assigned automatically=default))##********************************************************************## Collider type and energy *##********************************************************************# 1 = lpp1 ! beam 1 type# 1 = lpp2 ! beam 2 type# 7000 = ebeam1 ! beam 1 energy in GeV# 7000 = ebeam2 ! beam 2 energy in GeV##********************************************************************## PDF CHOICE: this automatically fixes also alpha_s and its evol. *##********************************************************************# 'cteq6l1' = pdlabel ! PDF set ##********************************************************************## Renormalization and factorization scales *##********************************************************************# T = fixed_ren_scale ! if .true. use fixed ren scale# T = fixed_fac_scale ! if .true. use fixed fac scale# 500 = scale ! fixed ren scale# 500 = dsqrt_q2fact1 ! fixed fact scale for pdf1# 500 = dsqrt_q2fact2 ! fixed fact scale for pdf2##********************************************************************## Minimum pt's *##********************************************************************# 20 = ptj ! minimum pt for the jets # 0 = ptb ! minimum pt for the b # 10 = pta ! minimum pt for the photons # 10 = ptl ! minimum pt for the charged leptons ##********************************************************************## Maximum rapidity *##********************************************************************# 2.5 = etaj ! max rap for the jets # 1d2 = etab ! max rap for the b # 2.5 = etaa ! max rap for the photons # 2.5 = etal ! max rap for the charged leptons ##********************************************************************## Minimum DeltaR distance *##********************************************************************# 0.4 = drjj ! distance between jets
8
Feynman Diyagramları(CompHep çıktısı)
(1) Diyagramları üret (2) Hesapla
9
Sinyal
• CompHEP v4.4.3, 250, 500, 750 GeV.– CTEQ 6L1 pdf
• 250 GeV için tesir kesiti çok yüksek…– Tevatron görmüş olabilir mi?– Tevatron icin tesir kesidi ~1pb.– CDF alt limiti 256 GeV.
Md4 (GeV) 250 500 750
(MeV) 0.01 0.08 0.28 (pb) 99.8 2.59 0.25
10
MadGraph çıktısı
11
Taban Sayımı (Background)• MadGraph (v3.95)
pp > w+w-bb~ ~413 pbpp > w+w-jj (j=u,d,s,c) ~14 pbpp > w+w-bb~j (j=u,d,s,c) ~379 pbpp > w+zjj (j=u,d,s,c) ~6 pbpp > w-zjj (j=u,d,s,c) ~3.5 pb
• w+w+ ve w-w- içerenler: <1pb.• Toplamını nasıl çıkaracağız?
– MLM eşleştirmesi vs.• Yapabilir miyiz? (Sinyal 2.6 pb!) Yaparız herhalde…
12
Event (Olay) hazırlamak
• Hadronizasyon, fragmantasyon, parçacıkların bozunması vs. vs.
• Detektör (algıç) simulasyonu (benzetim)– GEANT, dijitizasyon, reconstruction– Hizli simulasyon (FAMOS, ATLFast, PGS)
• Sonuç:– Detektörde göreceklerimizin listesi (“ölçülmüş”
momentumlar, enerjiler, parçacık cinsleri vs.)
13
Analiz 1 – Kinematik Değişkenler
Olaydaki iki W bozonundan birisini lepton kanalında arıyoruz. “Kayıp” Px, Py değerlerini detektörümüzün göremediği nötrinoya atfediyoruz.
Histogramlar 1fb-1’lik toplam dataya normalize edilmiş.
14
Analiz 2 – Reconstruction
W bozonunun kütlesi, olaydaki 3. ve 4. en yüksek PT’li jetin 4-momentumlarının toplamından.
Histogramlar birim alana normalize edilmiş.
15
Analiz 3 - Background’u azaltmak
16
Analiz 4 – Son değişkenler
17
Anlamlılık (Significance)
• • • • Fit, likelihood…
• Anlalılığın en az 5 olması için gerekli data miktarı (integrated-lumi)…
BS /
BS /BSS /
)(2 BBS
18
Sunumlar / Makale
• Analizle ilgili alt gruplarda düzenli sunumlar
• Konferans sunumları• “Collaboration” içi notlar (Communication
notes)• Pre-print arXiv => Dergi seçimi…• Bu sunumdaki örnek analizin detayları:
ATL-PHYS-PUB-2007-018