Отбор фотонов от процесса Z ee - Indico

Исследование эффективности выделения
фотонного сигнала в процессе Zee в
эксперименте ATLAS на БАК (CERN)
Евгений Солдатов*
*Московский
инженерно-физический институт (НИЯУ)
План презентации:
• Постановка задачи
• MC результаты
• Анализ экспериментальных данных для Z  ee
• Заключение и выводы
Научная сессия НИЯУ МИФИ - 2011
Введение: Постановка задачи
Отбор фотонов от процесса Zee
• Цель: Требуется получить
чистый фотонный набор из
известного физического процесса с характерными кинематическими особенностями - m(ee) и R(e)
для задач по калибровке
Truth m(Zee)
Сигнал
-FSR
Фон
-ISR
-Brem
-Jets
• Одна из главных проблем –
маленькое сечение реакции.
ATLAS Work in Progress
Ранее проведённое исследование с помощью
MC-моделирования ~5 миллионов распадов
Zee, позволило разработать набор условий
для отбора
Е. Солдатов :: Научная сессия НИЯУ МИФИ - 2011
2
MC результаты
Условия отбора ee событий
Стандартные условия отбора:
• Отбор событий столкновений Zee;
• mll окно
• R(l) порог
80<m(ee)<94 GeV,
R(e)>0.2
фон
сигна
л
ATLAS Work in Progress
• Tight селекция фотонов.
Дополнительные условия отбора:
• Отбор по mll
60<m(ee)<83 GeV
• Фотонный ET порог
Истинные струи
(основной фон)
(ee): ET()>5 GeV
• Верхний предел по R
(ee): R <1.7
ATLAS Work in Progress
(Разные распределения на
уровне истины предоставляют
нам дополнительный способ
отбора сигнала)
Истинные
FSR фотоны
(сигнал)
Е. Солдатов :: Научная сессия НИЯУ МИФИ - 2011
4
Реконструированная инвариантная масса (ee) (MC)
Использованный MC набор:
mc09_7TeV.106046.PythiaZe
e_no_filter.merge.AOD.e468
_s765_s767_r1305_r1306
Все Zee события
ATLAS Work in Progress
Первоначально:
ET()>5 GeV;
PT (e)>20 GeV.
(без условий отбора)
Сигнал
FSR – 26k
Показаны ожидаемые
конфигурации сигнала
и фона в данных до
начала отбора.
ATLAS Work in Progress
Сигнал/Фон
Фон
ATLAS Work in Progress
ATLAS Work in Progress
Е. Солдатов :: Научная сессия НИЯУ МИФИ - 2011
5
Анализ экспериментальных данных
Отбор событий типа Zee
(Периоды E-I)
Предварительные условия
отбора событий из данных:
Получили Z бозонный пик.
Как минимум одна вершина с Nтреков3,
PT(e)>20 ГэВ, ||<1.37, 1.52< ||<2.47,
два электрона, отобранных с помощью
medium условий с обратными знаками.
Е. Солдатов :: Научная сессия НИЯУ МИФИ - 2011
7
Отбор событий Zee из данных по столкновениям
(никаких специальных условий не наложено)
ET()>5 ГэВ
Условия приложенные
к фотонам:
ET()>5 ГэВ, ||<1.37, 1.52< ||<2.47,
Изоляционное условие: R(e)>0.2
Е. Солдатов :: Научная сессия НИЯУ МИФИ - 2011
8
Результат применения tight условий отбора к
фотонным кандидатам для Zee
Tight условия – стандартный отбор фотонов от струй.
Сильно режет и сигнал.
Е. Солдатов :: Научная сессия НИЯУ МИФИ - 2011
9
Распределение фотонных кандидатов после
применения tight условий по ET
(в массовом окне 80< mee<94 ГэВ)
Видно, что tight ID селекция работает по-разному для данных и MC. Происходит из-за
различия распределений ливня в э-м калориметре.
Нужно корректировать распределения для MC!
Е. Солдатов :: Научная сессия НИЯУ МИФИ - 2011
10
Результат применения условия 49<mee<83 ГэВ к
событиям Zee (без применения tight условий)
Другой способ отбора – кинематическая селекция.
Т. о. возможна проверка стандартного tight отбора.
Е. Солдатов :: Научная сессия НИЯУ МИФИ - 2011
11
Распределение фотонных кандидатов после применения
условия 49<mee<83 ГэВ от ET (в 80< mee<94 GeV массовом
окне,
без приложения tight условий)
В первых бинах вероятнее всего недооценён фон.
Решение: необходимо оценивать фон из данных!
Е. Солдатов :: Научная сессия НИЯУ МИФИ - 2011
12
Отбор событий Zee из данных по столкновениям
(поперечная энергия фотонов ET>15 ГэВ)
ET()>15 ГэВ
Увеличение энергии фотонных кандидатов помогает в отборе, однако
и сильно уменьшает статистику. Необходимо увеличение статистики!
Е. Солдатов :: Научная сессия НИЯУ МИФИ - 2011
13
Заключение
1. Получены предварительные результаты исследований отбора
фотонов в процессе Z  ee, основанные на статистике 36.0
пб-1.
2. Массовый пик Zll хорошо выделяется и виден после
применения различных типов селекций.
3. Сравнение с MC в целом даёт хорошее согласие, хотя и есть
некоторое несовпадение в областях малых энергий фотонов.
Фон необходимо оценивать из экспериментальных данных!
4. Для корректного сравнения данных с моделированием после
применения tight условий отбора – необходимо
корректировать распределения ливней в э-м калориметре для
MC в соответствии с распределениями данных.
5. Большее количество статистики необходимо для детального
сравнения данных с результатами моделирования.
Е. Солдатов :: Научная сессия НИЯУ МИФИ - 2011
14
Бэк-ап слайды
Результаты применения условий отбора для Z  ee
Статист
ика от
изначал
ьной
Количество
сигнальных
событий (для
5.56 фб-1)
Ожидаемое
количество
сигнала (для 36.0
пб-1)
Отбор
С/Ф
Без требований (только преселекция)
0.11
100%
28830
168
Tight отбор
0.5
42%
12173
69
80 GeV<Inv M(ee)<94 GeV
1.07
81%
23395
136
80 GeV<Inv M(ee)<94 GeV
+ Tight cut
4.89
34%
9860
56
80 GeV<Inv M(ee)<94 GeV
+ 49 GeV<Inv M(ee)<83 GeV
1.36
71%
20549
119
80 GeV<Inv M(ee)<94 GeV
+ 49 GeV<Inv M(ee)<83 GeV
+ Tight cut
80 GeV<Inv M(ee)<94 GeV
+ 49 GeV<Inv M(ee)<83 GeV
+ R<1.7
+ ET>10 GeV
6.07
31%
9012
51
1.88
59%
17079
98
4
33%
9511
54
Е. Солдатов :: Научная сессия НИЯУ МИФИ - 2011
16