Correction de l' énergie des jets et Recherche de la Supersymétrie dans l'expérience D0

1. Plan de la présentation Description de l’appareillage Reconstruction et correction des jets Recherche des squarks/gluinos Correction de l'énergie des jets etRecherche de la Supersymétriedans l'expérience D0 Jérôme COSS Séminaire de 2ème Année Groupe D0 Villeurbanne IPN de Lyon 24 Janvier 2003

2. I Partie instrumentale

3. Le Tevatron Chicago  CDF D0 • Tevatron : accélérateur proton-antiproton • Première phase (Run I) : 1992  1996 •  Découverte du quark Top • Arrêt pour modifications techniques (5 ans)  Démarrage mars 2001 • Seconde phase (Run IIa): 2001  2004/5 • (Run IIb): 2005/6  200?

4. 300 pb-1 Les caractéristiques du Tevatron 3

5. Le détecteur pour le Run IIa

6. y j q • Milieu passif/actif : Ur/Ar liquide • Couverture angulaire |η|<4.2 • Granularité :ΔηΔφ = 0.10.1 • Couche EM3 : 0.050.05 • Coarse Hadronic : 0.20.2 • Résolutions : x Z Electrons Pions Le calorimètre   Ln (tan /2)

7. h= 0.7 h= 1.5 tour Tour calorimétrique Taux d’échantillonnage :  Non uniforme en 

8. II Reconstruction des jets et Correction de leur énergie

9. Tour initiatrice ET>1 GeV La reconstruction des jets Itérations jusqu'à obtenir un cône stable (~3)

10. Les critères de qualité des jets Seuil en énergie transverse pour le jet : ET jet > 8 GeV Forme de la gerbe hadronique • Fraction d'énergie dans la partie externe du calorimètre hadronique : Chfrac < 0.4 • Fraction d'énergie dans le calorimètre électromagnétique : 0.05 < EMfrac < 0.95 Détecteur • Rapport entre l'énergie transverse des 2 cellules les plus énergiques : HotF < 10 • Nombre de tours nécessaires pour contenir 90% de l’ET du jet : n90 > 1

11. La correction de l'énergie des jets Déterminer l'énergie du jet de particules à partir de l'énergie du jet dans le calorimètre • Energie ne provenant pas de la collision dure entre 2 partons • Réponse du calorimètre pour les particules du jet • Fraction d'énergie du jet contenue dans le cône

12. ET Jet La réponse du calorimètre pour les jets Compenser la différence de rendement énergétique entre les gerbes EM et hadronique Echelle absolue d’énergie EM déterminée avec des données Ze+e- Etalonnage relatif de l’échelle d’énergie des jets par rapport à l’échelle EM Cas idéal :γ+ 1 jet Echantillon de données : γ + jets γ

13. MC di-jet ajusté avec les données di-jet du Run I La fraction d'énergie du jet dans le cône Echantillon MC : di-jets Estimer l'erreur due à la reconstruction des jets avec un algorithme de cône de taille finie • Particules du jet déposant leur énergie • à l'extérieur du cône • cône trop petit, • champ magnétique • Particules externes au jet déposant leur énergie à l'interieur du cône Jet

14. Energie sous-jacente des jets Energie sous-jacente : partie de l’ ne provenant pas de la collision dure entre 2 partons Contributions • Interactions multiples pp dans 1 croisement de paquets (collisionneur/physique) • Interactions des partons spectateurs (physique) • Empilement (collisionneur/détecteur) • Bruit électronique et bruit de l'uranium (détecteur)

15. Candidat : Z(di-mu) + 3 jets Run II

16. Energie sous-jacente des jets Echantillon de données Runs spéciaux Evénements sélectionnés "en ligne" avec un biais minimum • 2 impacts en coïncidence dans les luminomètres (2.7<|η|<4.4) • Veto sur les triggers du calorimètre Responsabilité depuis Octobre 2001 jusqu’à présent Jérôme COSS, Steve MUANZA et Nirmalya PARUA (SUNY à Stony Brook)

17. ||   Écart-type de la distribution ET dans cet anneau Calcul de la densité ET Déterminer la densité ET pour une unité η×φ

18. Difficultés Variable Globale : sensible à tous les défauts de fonctionnement du calorimètre d’où la nécessité d’un suivi précis de l’état du calorimètre pendant les Runs spéciaux Exemple d’effets pris en considération Asymétrie en  Cellules chaudes ou bruyantes

19. Energie Impacts Tours chaudes Tour Cellule (i,i,ilyr)

20. CC ICR EC Distribution de la densité par couche

21. Distribution de la densité ET 10 Kevts Luminosité = 21031 cm-2 s-1 Soustraire cette densité à chaque tour du cône du jet corrigé

22. La corrrection pour les jets de b avec une désintégration semi-muonique: Estimée à partir de Zbb MC MIP Energie du muon mesuré par le spectromètre Autres corrections • Energie transverse manquante : Recalculée après application des corrections sur tous les jets de l’événement

23. Facteur de Correction Lors du Run I (1992-96), le facteur de correction (publié en 1998) pour un jet de : • 20 GeV CorrFac = 1.085 ±2.8 %(4.6%) • 100 GeV CorrFac = 1.150 ±1.5 %(2.6%) ( en 1996) • 450 GeV CorrFac = 1.120 ±2.2 %(4.5%) A titre indicatif pour le Run IIa : σ(syst)11% avec : • Seulement une année d’étude • Très faible statistique • Programme de reconstruction en évolution

24. Illustration : le quark top au Run I "Measurement of the top quark pair production cross section in pp collisions using multijet final states", Phys. Rev. 60, 012001 (1999) σ(pp tt multijets)=7.1±(stat)2.8±(syst)1.5 pb dont σJES(syst)=0.09 pb "Measurement of the Top Quark Mass Using Dilepton Events", Phys. Rev. Letters 80, 2063 (1998). pp tt  2 leptons+jets : mtop=168.4±(stat)12.3±(syst)3.6 GeV/C2 dont JES(syst)=2.4 GeV/C2 - - - - - -

25. III Analyse de Physique (particules supersymétriques)

26. Extension supersymétrique du modèle standard Le contenu en particules : • R-parité Rp=(-1)L+2S+3B • R=1 pour les particules du MS • R=-1 pour les sparticules • Conservation : • Production par paire • LSP stable Nouvelles masses additionnelles Nombreux nouveaux couplages ~ 100 paramètres libres

27. Unification des couplages et des masses mSUGRA GU GU • Les paramètres libres : • m0 masse universelle des scalaires • m1/2 masse universelle des jauginos • sign(mu) • mu : masse du higgsino • tanβ rapport des valeurs moyennes dans le vide des doublets de Higgs • A0 couplage universelle trilinéaire

28. Production des paires squark/gluino SUSY-QCD LO

29. Désintégration des squarks et des gluinos Pas détectée Run I et II Topologie du signal : Bruit de fond : QCD, tt, W+jets, Z+jets, WW, WZ, ZZ

30. Les limites du Run I

31. Squarks/gluinos à grande tanβ La matrice des masses des sbottoms : Le couplage de Yukawa :

32. Spectre de masses et taux de désintégration  Topologie : Nouvelle Analyse pour le Run II

33. Outils utilisés pour mSUGRA Interface ISAJET 7.44-PYTHIA 6.155-PDFLIB 7.09 ISAJET (ISASUSY) 5 Paramètres mSUGRA S. Mrenna Equations du Groupe de Renormalisation S. Muanza PYTHIA (SPYTHIA) Diagonalisation des Matrices de Masses PDFLIB Masses Sections efficaces Taux de désintégration

34. Conclusion et perspectives I. Etude des erreurs systématiques sur l’énergie sous-jacente II. Démarrage de l’analyse squark/gluino Problèmes rencontrés : Trigger Etiquetage des b-jets Comparaisons données/MC: contributions des processus suivants QCD multijets, W/Z+jets, tt, … à la topologie: