Wyznaczanie efektywności mionowego układu wyzwalania w CMS...

5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 1

Wyznaczanie efektywności mionowego układu wyzwalania

w CMS metodą Tag & Probe

Maciej Pfützner

Uniwersytet Warszawski - Wydział Fizyki

opiekun: dr Artur Kalinowski

5 kwietnia 2011


Plan prezentacji

● Eksperyment CMS● Układ wyzwalania● Metoda Tag & Probe● Wyniki analizy wydajności


Wielki Zderzacz Hadronów (LHC)


Cele eksperymentu CMS

● Poszukiwanie bozonu Higgsa

● Poszukiwanie cząstek supersymetrycznych

● Precyzyjne testy Modelu Standardowego

● wiele innych – detektor ogólnego przeznaczenia


Budowa detektora CMS


Detektor śladowy● 210 m2 krzemu● 3 warstwy detektora

pikselowego – odległości od 4.4 do 10.2 cm

● 9/10 warstw detektorów paskowych – odległościod 25 do 110 cm

● Bardzo dokładne wyznaczenie trajektoriii pędu poprzecznego


Kalorymetry i magnes

● Kalorymetr elektromagnetyczny● Kryształy wolframku

ołowiu – scyntylator● Kalorymetr hadronowy

● warstwy stali/mosiądzui scyntylatora

● Cewka magnesu nadprzewodzącego


System mionowy

● Compact Muon Solenoid● Wysokoenergetyczne miony są sygnaturą wielu

ciekawych zdarzeń, m.in.:● Gold plated channel: H –> ZZ/ZZ* –> μ+μ-μ+μ-

● Rozpad cząstek SUSY● Miony są łatwe w detekcji i umożliwiają skuteczne

wyzwalanie


System mionowy

● Cztery stacje● W obszarze beczki –

komory DT (Drift Tubes)● W obszarze pokryw –

komory CSC (Cathode Strip Chambers)

● W obu obszarach – komory RPC (Resistive Plate Chambers)


System mionowy

● DT i CSC mają bardzo dobrą rozdzielczość przestrzenną – możliwe dokładne i szybkie dopasowanie toru mionu

● Detektory CSC są bardziej odporne na tło promieniowania i silne pole magnetyczne występujące w obszarze pokryw

● RPC ma świetną rozdzielczość czasową (~ns) – identyfikacja konkretnego przecięcia wiązek


Układ wyzwalania (tryger)

● Przecięcia wiązek w LHC co 25 ns (–> 40 Mhz)● Za każdym razem zachodzi ok. 20 zderzeń proton-

proton (przy docelowej świetlności 1034 cm-2s-1)● Ogromna liczba danych, których nie można zapisać● Potrzebna kilkuetapowa selekcja, pierwszy etap

bezpośrednio przy detektorze● Duża rola mionowego układu wyzwalania


Pierwszy etap - L1

● Level 1 Trigger – pierwszy etap selekcji przypadków● Czysto sprzętowy (hardware), na specjalnie

zaprojektowanych układach, znajdujących się na samym detektorze

● Tryger kalorymetru i tryger mionowy● Częstość przypadków redukowana do 100 kHz


Schemat układu L1


Elektronika układu L1

Układ głównego trygera mionowego Kaseta trygera globalnego


Elektronika układu L1

Stojaki z elektroniką trygera RPC – zaprojektowaną przez grupę warszawską


Drugi etap - HLT

● High Level Trigger – dalszy etap selekcji● Prowadzony na zwykłych komputerach ze

specjalnym oprogramowaniem (software)● Ośrodek serwerów na powierzchni, w pobliżu

detektora, połączony światłowodem● Docelowa częstość przypadków – 100 Hz


Problem wydajności

● Ciekawe zdarzenia („nowa fizyka”) trafiają się bardzo rzadko

● Sygnał = spodziewany sygnał × efektywność● Bardzo ważne jest, żeby wiedzieć, ile cząstek (np. H)

naprawdę powstało● Znajomość całkowitej efektywności jest krytyczna

● Wkład od cięć fizycznych (np. na pT, Δφ pary mionów)

● Wkład od układu wyzwalania (np. rekonstrukcja torów)


Metoda Tag & Probe

● Wydajność można szacować za pomocą metod Monte Carlo, ale te muszą zostać potwierdzone – lepiej mieć sposób na wyznaczenie z danych

● Metoda znacznika (tag) i próbnika (probe) wykorzystuje znane rezonanse produkujące pary μ+μ-

● pT < 20 GeV/c –> rozpad J/Ψ

● pT > 20 GeV/c –> rozpad Z


Rezonanse mionowe


Metoda Tag & Probe

● Jeden mion z pary musi przejść ścisłą selekcję – jest oznaczany jako tag (znacznik) i służy tylko do wyboru dobrych przypadków

● Drugi mion jest próbnikiem – warunki selekcji możliwie luźne (najmniej obciążające)

● Wydajność badanego kryterium wyznaczona jest przez stosunek próbników, które je spełniają do wszystkich testowanych:

=P passPall


Przykład● Badamy wydajność układu wyzwalania● Tags to miony, które mają pasujące trajektorie z

detektora śladowego i mionowego● Probes to cząstki (o znaku przeciwnym niż tag),

które mają tor w detektorze śladowym● Wydajność określa liczba probes, które odpalają

układ wyzwalania ● Dopasowanie, żeby uwzględnić tło kombinatoryczne


Przykład

=P pass

P passP fail


Wydajność układu wyzwalania

● Cięcie pT > 9 GeV/c

● Miony z rozpadów J/Ψ● Efektywność całego

trygera (L1 + HLT)

● Obszar beczki

Bardzo dobra zgodność z MC!




● Miony z rozpadów J/Ψ● Efektywność całego

trygera (L1 + HLT)

● Obszar pokryw





● Miony z rozpadów Z● Efektywność całego

trygera (L1 + HLT)

● Obszar beczki





● Miony z rozpadów Z● Efektywność całego

trygera (L1 + HLT)

● Obszar pokryw



Dziękuję za uwagę


Back up


Pseudopospieszność: η = - ln[tan(θ/2)]

Wyznaczanie efektywności mionowego układu wyzwalania w CMS...

Documents

Transcript of Wyznaczanie efektywności mionowego układu wyzwalania w CMS...