Reconstruction des paires tReconstruction des paires tt du du Modèle Standard avec le Modèle Standard avec le
détecteur ATLASdétecteur ATLAS
Eric COGNERASEric COGNERASLaboratoire de Physique Corpusculaire de Clermont-FerrandLaboratoire de Physique Corpusculaire de Clermont-Ferrand
Journées de Rencontre Jeune ChercheursJournées de Rencontre Jeune ChercheursAussois, Décembre 2005Aussois, Décembre 2005
22Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
PlanPlan
Le détecteur ATLAS
Motivations
Le quark top et le Modèle Standard
Analyse
Conclusion et perspectives
33Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Le Détecteur ATLASLe Détecteur ATLAS
L’une des 4 expériences du LHC Regroupe 34 pays 1800 physiciens
44Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Le Détecteur ATLASLe Détecteur ATLAS
Caractéristiques : Dimensions : 42m X 22m X 22m 7000 tonnes
Objectifs : Boson de Higgs Compositivité Matière Noire Supersymétrie Dimensions
supplémentaires …
55Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Le Détecteur ATLASLe Détecteur ATLAS
Tracking Identification des e-
Reconstruction précise des vertex secondaires
Etiquetage efficace des jets b et
Calorimètres Séparation 0 et
jets Identifier les e- des
désintégrations b
Chambre à muon Grande efficacité
de détection des
66Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Motivations :Motivations :Le Modèle Standard de la Physique des Le Modèle Standard de la Physique des
ParticulesParticules
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, …
77Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Motivations :Motivations :Pourquoi le top ?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 Avant tout, bien comprendre la reconstruction du top et des reconstruction du top et des paires tt du Modèle Standardpaires tt du Modèle Standard
tt
88Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Le quark top et le Modèle StandardLe quark top et le Modèle Standard
Production des paires tt au LHC
10% au LHC
90% au LHC
pb 833tt
99Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Le quark top et le Modèle StandardLe 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%
Xpp
t
t
b
b
W
W
jj
e
1010Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Analyse :Analyse :Sélection des événementsSélection des événements
Dans la suite, événements tt semileptoniques
Eliminer les événements bruit de fond Au moins 4 jets, PT>40GeV/c, ||<2,5
parmi lesquels 2 identifiés b Au moins 1 muon isolé, PT>20GeV/c, ||<2,5
Impulsion Transverse manquante PTmanq>20GeV/c
Efficacité de sélection 16 %
X pp
t
t
b
b
W
W
jj
e
1111Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements
W hadronique : Reconstruction : appariement de 2 jets légers
Xpp
t
t
b
b
W
W
jj
1212Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements
W hadronique : Reconstruction : appariement de 2 jets légers Jets doivent être calibrés
Xpp
t
t
b
b
W
W
jj
Pureté :16 %
1313Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction 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)
Xpp
t
t
b
b
W
W
jj
Pureté :30 %
1414Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction 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
Xpp
t
t
b
b
W
W
jj
Pureté :60 %Efficacité :4 %
1515Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements
Top hadronique : Association du W hadronique avec les jets b
Xpp
t
t
b
b
W
W
jj
1616Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements
Top hadronique : Association du W hadronique avec les jets b Jets b doivent être calibrés
Xpp
t
t
b
b
W
W
jj
Pureté : 27 %
1717Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements
Top hadronique : Pour chaque événement, LA combinaison donnant le plus
grand PT au top est conservée
Xpp
t
t
b
b
W
W
jj
Pureté : 39 %
1818Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction 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
Xpp
t
t
b
b
W
W
jj
Pureté : 63 %Efficacité :2 %
1919Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction 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 hadroniqueX
pp
t
t
b
b
W
W
jj
2020Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements
Top leptonique : Association du W leptonique avec le b leptonique
Xpp
t
t
b
b
W
W
jj
Pureté : 69 %
2121Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements
Top leptonique : Association du W leptonique avec le b leptonique Fenêtre de masse de 25 GeV autour de la masse du pic
Xpp
t
t
b
b
W
W
jj
Pureté : 77 %
2222Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements
Paire tt : Association des 2 tops reconstruits
Xpp
t
t
b
b
W
W
jj
2323Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Conclusion et perspectivesConclusion 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, …
2424Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Le Détecteur ATLASLe Détecteur ATLAS
Moyens pour réaliser les objectifs : Détecteur interne
Mesure précise de l’impulsion des traces chargéesIdentification efficace des électronsReconstruction précise des vertex secondairesEtiquetage efficace des jets b et lepton
Calorimètres Séparation 0 et jetsCapacité d’identifier les e- provenant de la désintégration leptonique des jets bBonne résolution en énergie pour les e-, les et les jetsGrande couverture angulaireLinéarité de la réponse couvrant tout le spectre en énergie
Chambre à muon Grande efficacité de détection des Mesure de leur impulsion sur tout le spectre en énergie
2525Eric COGNERASEric COGNERAS JRJC Aussois, 10 décembre 2005JRJC Aussois, 10 décembre 2005
Analyse :Analyse :Reconstruction des événementsReconstruction des événements
W leptonique : Uniquement semi-leptonique
Xpp
t
t
b
b
W
W
jj
Pureté : 90 %
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