Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS

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1 Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS O. Bondu IPN Lyon JJC O. Bondu (IPN Lyon) Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS JJC 1 / 17

2 Plan 1 Introduction 2 CMS 3 Calibration du ECAL 4 Extraction de l échelle d énergie avec Z 0 µµγ 5 Conclusion O. Bondu (IPN Lyon) Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS JJC 2 / 17

3 Introduction Le LHC et l expérience CMS O. Bondu (IPN Lyon) Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS JJC 3 / 17

4 Introduction Le LHC et l expérience CMS O. Bondu (IPN Lyon) Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS JJC 4 / 17

5 Introduction Le boson de Higgs O. Bondu (IPN Lyon) Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS JJC 5 / 17

6 Introduction Le boson de Higgs O. Bondu (IPN Lyon) Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS JJC 6 / 17

7 CMS Présentation générale O. Bondu (IPN Lyon) Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS JJC 7 / 17

8 CMS Présentation générale O. Bondu (IPN Lyon) Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS JJC 8 / 17

9 CMS Présentation générale Système de coordonnées Superconducting Solenoid Silicon Tracker Very-forward Calorimeter Pixel Detector Preshower Hadronic Calorimeter Electromagnetic Calorimeter Muon Detectors C ompac t Muon S olenoid θ η = ln tan 2 q R = ( η)2 + ( φ)2 O. Bondu (IPN Lyon) Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS JJC 9 / 17

10 CMS le calorimètre électromagnétique Tonneau : cristaux de Tungstate de Plomb (PbWO 4 ) (170 anneaux en η de 360 cristaux) Bouchons : 4 D s de 3662 cristaux chacuns Détecteur pied de gerbes : 2 couches de calorimètre plomb-silicium Lumière de scintillation collectée par des photo-diodes à avalanche (APD) dans le tonneau et des photo-triodes à vides (VPT) dans les bouchons. O. Bondu (IPN Lyon) Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS JJC 10 / 17

11 Calibration du ECAL Stratégie de Calibration 1 Résolution en énergie La résolution en énergie du ECAL a été determinée à partir des faisceaux-tests: σ(e) E = 2.8 % p E(GeV) 12 % E(GeV) 0.3 % stochastique bruit constante Pour les photons non convertis avec E 100 GeV, la résolution en énergie est dominée par le terme constant Importance de la qualité de la calibration et des dispositifs de surveillance (lasers) 1 CMS PAS EGM O. Bondu (IPN Lyon) Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS JJC 11 / 17

12 Calibration du ECAL Calcul de l énergie 2 Des rechits vers l énergie des particules E =F A i rechit non calibré cluster crystals C i constante d intercalibration G échelle d énergie globale G C i A i rechit calibré G(GeV/ADC) C i A i F correction en énergie (dépend de la particule et des ses caractéristiques) échelle d énergie In fine, la détermination des différentes grandeurs est faite à partir de l analyse de différents canaux de physique et de la calibration laser. 2 CMS PAS EGM O. Bondu (IPN Lyon) Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS JJC 12 / 17

13 Calibration du ECAL Canaux de calibration Canaux et stratégie Différents canaux de physique (chacun permet d évaluer différents termes de calibration) : π 0 γγ η γγ J/Ψ e + e Z 0 e + e Z 0 µµγ Rapport E/p des électrons de W ± e ± ν Différents estimateurs, méthodes, systématiques, statistiques Permet de vérifier la cohérence, évaluer les systématiques Pour l instant, extraction pour différentes régions en η À terme : faire des régions en φ, E T, R9, σ(iη, iη),... dès que la statistique est suffisante (dépend du canal). O. Bondu (IPN Lyon) Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS JJC 13 / 17

14 Extraction de l échelle d énergie avec Z 0 µµγ Présentation Le canal Z µµγ Final State Radiation (FSR) Initial State Radiation (ISR) m Z 0 = ± GeV (LEP) Γ Z 0 = ± GeV Échelle d impulsion des muons connue rapidement à partir de Z 0 µµ (supposée parfaitement connue après 10 pb 1 ) Nous procure une collection de photons certifiés de très haute pureté : Utilisations possibles : Efficacité des triggers γ Échelle d énergie des γ Efficacité de γ ID Validation des corrections en énergie sur les photons γ / des variables de forme des clusters Complément à la calibration des π 0 5 GeV < E γ < 100 GeV O. Bondu (IPN Lyon) Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS JJC 14 / 17

15 Extraction de l échelle d énergie avec Z 0 µµγ Sélection La sélection FSR de l IPN Lyon : CUT CUT 1: Sélection des muons FSR (la sélection des objets muons est appliquée en amont) 1: 2 muons passant la sélection des muons 1: Les deux muons doivent être de charge opposée 1: Les muons doivent avoir p T > 10 GeV 1: m µµ 20 GeV 2: Sélection du photon 2a: 1 photon passant la sélection des photons 2b: η γ < 2.5 and p γ > 10 GeV T CUT 3 m µµ dans une fenêtre de masse Drell-Yan (pic du Z 0 exclu) CUT 4: coupure en R(γ, µ close ) pour sélection le FSR et éliminer l ISR CUT 5: m µµγ dans la fenetre de masse invariante du Z 0 CUT 6+ : isolation des muons O. Bondu (IPN Lyon) Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS JJC 15 / 17

16 Extraction de l échelle d énergie avec Z 0 µµγ Extraction de l échelle d énergie Définition cinématique de l échelle d énergie k Conservation de la quadri-impulsion, etc. (P ν µµγ )2 = (P ν µ 1 + P ν µ 2 + P ν γ )2 =... k = E γ,true E γ,measured = E γ E γ = f (m Z 0, m µµ, m µµγ ) O. Bondu (IPN Lyon) Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS JJC 16 / 17

17 Conclusion Premier chiffres sur l échelle d énergie prometteurs... Études de propagation de l incertitude sur l échelle des muons Étude des fonctions de correction sur les photons O. Bondu (IPN Lyon) Extraction de l echelle d energie du ECAL de CMS JJC 17 / 17