Plan: Introduction Principe et propriétés de l’algorithme (seuils)

1. Journées Physique Atlas France27-29 Mars 2006 AutransL’algorithme de clustering topologiqueNicolas KerschenDAPNIA Plan: Introduction Principe et propriétés de l’algorithme (seuils) Calibration et optimisation du cluster topologique Détermination des poids longitudinaux Biais sur la mesure de l’énergie et de la position des particules Choix de seuils Performances Conclusion

2. L’algorithme de clustering topologique (Introduction) • Algorithme de type « proches voisins » sur les cellules du calorimètre • Recherche d’une cellule graine ayant une énergie au-dessus d’un certain seuil et autour de laquelle le cluster va être construit • Prendre en compte, dans le cluster, toutes les cellules voisines ayant une énergie au dessus du bruit • L’algorithme comporte trois seuils au dessus du bruit • le seuil sur la cellule graine: la recherche de gerbes électromagnétique se fait en recherchant des cellules graines dans la couche du milieu • le seuil sur les voisins: L’algorithme arrête l’accrétion de cellules quand l’énergie dans la cellule passe en dessous de ce seuil, la cellule graine étant la cellule initiale • le seuil sur les cellules: Une fois le cluster formé ce seuil permet de rajouter une couronne de cellules autour du cluster initial • Ces seuils peuvent être optimisés. Dans ATHENA, les seuils utilisés par défaut pour les électrons sont: • 6s du bruit pour le seuil sur la graine • 3s du bruit pour le seuil sur les voisins • 3s du bruit pour le seuil sur les cellules Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France

3. Détermination des poids longitudinaux • L’énergie de la particule incidente est mesurée dans les quatre couches du calorimètre. Des poids appliqués à chacune des couches permettent d’uniformiser la réponse du calorimètre. Il est donc possible de paramétriser l’énergie reconstruite pour optimiser la résolution, l’uniformité et la linéarité. Ces paramètres son ajustés sur le Monte-Carlo. • Pour un cluster fixe, la paramétrisation utilisée dans ATHENA est: • La différence avec le cluster topologique est que le rayon est constant pour le cluster fixe et que le seuil est constant pour le cluster topologique. • On peut donc essayer de trouver une paramétrisation pour le cluster topologique en partant de considération simples sur le développement latérale d’une gerbe électromagnétique E E Ethreshold r r0 r Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France

4. En partant de et en considérant que le rayon dépend du seuil on trouve comme paramétrisation possible: • La paramétrisation finalement retenue sera: avec: Cette paramétrisation tient compte de la granularité du calorimètre, d’une taille minimal du cluster • La détermination des poids longitudinaux • échantillons utilisés pour la minimisation: électrons et positons DC2 de 20, 50, • 100, 200 et 500 GeV uniformément distribués sur -2.5 < h < 2.5 et • reconstruits avec 10.0.4 • Les poids longitudinaux sont extraits en minimisant • sur l’ensemble des échantillons, dans 100 intervalles de 0.025 en h Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France

5. Électrons 100 GeV uniformité Électrons 100 GeV linéarité à h = 0.4 • Paramétrisation standard (cluster fixe) appliquée au cluster topologique • Paramétrisation adaptée au cluster topologique 1% 1% uniformité d’environ 0.1% Linéarité: < 0.1% 0.1% 0.1% Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France

6. 100 GeV avant poids 100 GeV après poids 0.1% 7% avant application des poids: uniformité d’environ 7% après application des poids: uniformité d’environ 0.1% 20 GeV après poids 20 GeV après poids après application des poids: uniformité d’environ 1.7% Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France

7. Linéarité barrel h=0.4 seuils 633 après application des poids Linéarité: < 0.1% 6% 0.1% seuils 633 avant application des poids Linéarité: 6% Linéarité end-cap h=2.1 seuils 633 après application des poids 7% Linéarité: 0.2% 0.2% seuils 633 avant application des poids Linéarité: 7% Linéariser et uniformiser avec la même paramétrisation les clusters: 420, 422, 630, 633 Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France

8. Choix des seuils • Comparaison des différents settings pour les seuils: • single électrons: Résolution RMS Résolution: aucune différence entre settings RMS: meilleur setting 420, moins bon setting 633 Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France

9. Higgs  4e uniformité linéarité Linéarité: < 0.5% Uniformité: < 0.5% nombre de cellules vs E résolution Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France

10. Choix de seuils: * single électrons: choix 420 * H  4e: - uniformité, linéarité, résolution: comparable - résolution en masse: comparable * Le choix de seuils se fait sur la physique et comme la différence entre les settings est faible, on choisit le cluster de plus petite taille (robustesse): Le cluster 633! 420 rms: 3.09 633 rms: 3.09 M4e (GeV) Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France

11. Biais sur la mesure de la position avant correction après correction • Formes en S • Décalage en phi avant correction après correction Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France

12. Biais sur la mesure de l’énergie électrons de 200 GeV dans la région 0.5 < h < 0.6 • Modulation en eta • Pas de modulation en eta observée • Modulation en phi avant correction après correction Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France

13. Performances cluster topologique vs cluster fixe • cluster fixe (single electrons) uniformité linéarité • cluster topologique (single electrons) 0.6 % seuils 633 après application des poids uniformité d’environ 0.1% Linéarité: < 0.1% 0.1% 0.1% Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France

14. Conclusion Performances cluster topologique vs cluster fixe • H  4e • Cluster topologique parfaitement calibré: • Biais sur la mesure de la position et de l’énergie  implémentés dans ATHENA • Poids longitudinaux: • à implémenter dans ATHENA • Raffinements supplémentaires dans la reconstruction en masse: cf. S.Hassani RMS topo: 3.09 GeV RMS 37: 3.30 GeV M4e (GeV) Nicolas Kerschen (DAPNIA) – Journées Physique Atlas France