Étude de la fragmentation des jets dans l'expérience ALICE au LHC Anaïs Bergognon 1ère année de thèse 27 Septembre 2012 Anaïs Bergognon Rencontres QGP France 2012
Plan Introduction Physique L'expérience ALICE Travaux sur la reconstruction des jets dans ALICE Premières mesures Perspectives Anaïs Bergognon Rencontres QGP France 2012 2
La sonde jet MOTIVATION Accéder aux propriétés du plasma Utilisation de sondes Étude de la perte d'énergie dans le milieu la sonde jet Prédictions: Les jets perdent de l'énergie en traversant le plasma Structure et forme des jets modifiées Vide Milieu dense Étude de la structure des jets Comment définir un jet? Anaïs Bergognon Rencontres QGP France 2012 3
Les jets de particules QCD décrit la structure des jets dans le vide (p+p collisions) Niveau expérimental Détection des particules des jets dépôts d'énergie des particules Niveau hadronique Gerbe hadronique confinement des partons en hadrons: la fragmentation Detector-level Niveau partonique Parton initial issu d'un processus dur Gerbe de partons parton initial rayonne de l'énergie régi par l'ordonnancement angulaire Anaïs Bergognon Rencontres QGP France 2012 4
Les jets de particules QCD décrit la structure des jets dans le vide (p+p collisions) Niveau expérimental Détection des particules des jets dépôts d'énergie des particules Niveau hadronique Gerbe hadronique confinement des partons en hadrons: la fragmentation Detector-level Niveau partonique Parton initial issu d'un processus dur Gerbe de partons parton initial rayonne de l'énergie régi par l'ordonnancement angulaire Pourquoi étudier les collisions en p+p? Tester pqcd Références pour les études en ions lourds Comment est modifiée la structure des jets en ions lourds? Anaïs Bergognon Rencontres QGP France 2012 5
Modification de la structure des jets Observables modifiées par la présence d'un milieu dense Utilisation des propriétés d'ordonnancement angulaire de la gerbe partonique La structure longitudinale des jets dans l'axe du jet Exemple: distributions des impulsions des particules dans le jet Observables ξ z Axe du jet Observation de distorsions caractéristiques du Plateau Bossu N. Borghini et U. Wiedemann (arxiv:hep-ph/0506218v1) La structure transversale des jets perpendiculaire à l'axe du jet Observables liées à la collimation des jets distributions angulaires des particules dans les jets Anaïs Bergognon Rencontres QGP France 2012 6
Premiers résultats d'alice sur les distributions en impulsion des particules chargées dans les jets chargés Les plateaux Bossus Collisions p+p Données corrigées Hard Probes 2012 Oliver Busch 7
Objectifs Compréhension de la reconstruction des jets dans ALICE Approche: analyse en p+p Références pour les études en ions lourds Définir une base d'outils Sélection des observables Études des fonctions de fragmentation en ions lourds Comparer les modifications des propriétés de la structure des jets Caractériser le plasma de quarks et de gluons Anaïs Bergognon Rencontres QGP France 2012 8
Le détecteur ALICE Collection des informations reçues par les détecteurs Type de particules choix des détecteurs Chambre à projection Temporelle TPC Trajectomètre interne ITS Particules chargées Calorimètre électromagnétique EMCAL Particules neutres + électrons Anaïs Bergognon Rencontres QGP France 2012 9
Les algorithmes de reconstruction Reconstruction des jets à partir des données collectées par les détecteurs Type séquentiel Regroupement de particules les plus proches dans l'espace des kt (impulsion transverse) Basé sur le calcul de 2 quantités: kt Anti-kT Même principe à l'exception: M Cacciari et G.P Salam(arXiv:0802.1189v2 [hep-ph]) G.P Salam et G Soyez(arXiv:hep-ph/0704.0292v2) Anaïs Bergognon Rencontres QGP France 2012 10
Les algorithmes de reconstruction Type cône Processus itératif de regroupement de particules dont le flux d'énergie principal couvre la même direction UA1 Graine valeur de départ pour la recherche de flux d'énergie SISCONE Plus de détails: [2] Procédure de séparation/fusion des jets trouvés paramètre f Énergie partagée < 50% Jet 2 Jet 1 Énergie partagée Énergie partagée >= 50% 2 1 Énergie partagée >= f fusion Énergie partagée < f séparation [1] G.C Blazey/ et al/(arxiv:hep-ex/0005012v2) [2] G.P Salam et G Soyez(arXiv:hep-ph/0704.0292v2) Anaïs Bergognon Rencontres QGP France 2012 11
Travaux sur la reconstruction des jets dans ALICE Première étape de la thèse Effets des outils de reconstruction sur l'énergie reconstruite des jets Les biais liés aux systèmes de détection Imperfection de la mesure Les biais liés aux algorithmes de reconstruction Paramètres modifiables Simulations rapides Monte-Carlo en collisions p+p échantillon de mono-jets de 100 GeV PYTHIA 6.2 Pas de transport dans le detecteur simulé via GEANT3 Particle level : liste des particules en sortie de PYTHIA Anaïs Bergognon Rencontres QGP France 2012 12
ALICE : algorithmes de reconstruction Modification des paramètres optimiser les processus de reconstruction des jets Exemple: le rayon du cône Plan du détecteur Application de l'algorithme UA1 sur le particle level cas idéal Reconstruction des jets pour différentes valeurs de rayon de cône Rayon du cône Variation de la valeur du rayon du cône Proportion de signal reconstruit UA1 0.7 R = 0.4 10% de signal perdu à l'extérieur du cône Optimisation de la reconstruction du signal Anaïs Bergognon Rencontres QGP France 2012 13
ALICE : performances de détection tester les effets des détecteurs Simulations dites rapides Chambre à projection temporelle TPC Particules chargées Efficacité et résolution Rayon de cône fixe R = 0.4 UA1 Calorimètre électromagnétique EMCAL Particules neutres+électrons excepté K o L et neutrons Configurations Signal reconstruit Résolution Idéal ~ 90 GeV/c ~ 6% Idéal - EMCAL ~ 85 GeV/c ~ 8% Idéal - (TPC+EMCAL) ~ 70 GeV/c ~ 30% Idéal chargé seulement - TPC ~ 40 GeV/c ~ 40% Dégradation signal et de sa résolution Corrections 14
Premières mesures brutes Distributions brutes en impulsion transverse des particules chargées dans les jets chargés Anti-kT Données p+p 2010 Analyse via la grille de calcul Jets chargés Non corrigés Tendance en accord aves les predictions Grandes impulsions des jets plus peuplées à grands ξ Augmentation de l'espace des phases émissions de particules molles Anaïs Bergognon Rencontres QGP France 2012 15
Stratégie d'analyse Correction des mesures brutes Estimation + correction du bruit de fond Correction sur l'efficacité et la résolution des particules primaires Correction de la contamination des particules secondaires Méthode de déconvolution Erreurs systèmatiques Études systématiques sur les algorithmes en parallèle Anaïs Bergognon Rencontres QGP France 2012 16
Étude systèmatique sur les algorithmes Distribution en pseudo-rapidité des jets chargés Distributions brutes en impulsion transverse des particules chargées dans les jets chargés pt jets 10-20 GeV/c pt jets 30-40 GeV/c Mesures non corrigées Cohérence de SISCone pour les données simulées pas observé pour les vraies données SISCone plus sensible aux rayonnements mous Anaïs Bergognon Rencontres QGP France 2012 17
Perspectives À court terme Poursuite étude systématique sur les algorithmes À plus long terme Extraire premières mesures brutes en ions lourds Étude de bruit de fond Étude de la fragmentation Comparaison des résultats en proton-proton et en ions lourds Anaïs Bergognon Rencontres QGP France 2012 18