Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 1
Wyznaczanie efektywności mionowego układu wyzwalania
w CMS metodą Tag & Probe
Maciej Pfützner
Uniwersytet Warszawski - Wydział Fizyki
opiekun: dr Artur Kalinowski
5 kwietnia 2011
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 2
Plan prezentacji
● Eksperyment CMS● Układ wyzwalania● Metoda Tag & Probe● Wyniki analizy wydajności
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 3
Wielki Zderzacz Hadronów (LHC)
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 4
Cele eksperymentu CMS
● Poszukiwanie bozonu Higgsa
● Poszukiwanie cząstek supersymetrycznych
● Precyzyjne testy Modelu Standardowego
● wiele innych – detektor ogólnego przeznaczenia
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 5
Budowa detektora CMS
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 6
Detektor śladowy● 210 m2 krzemu● 3 warstwy detektora
pikselowego – odległości od 4.4 do 10.2 cm
● 9/10 warstw detektorów paskowych – odległościod 25 do 110 cm
● Bardzo dokładne wyznaczenie trajektoriii pędu poprzecznego
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 7
Kalorymetry i magnes
● Kalorymetr elektromagnetyczny● Kryształy wolframku
ołowiu – scyntylator● Kalorymetr hadronowy
● warstwy stali/mosiądzui scyntylatora
● Cewka magnesu nadprzewodzącego
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 8
System mionowy
● Compact Muon Solenoid● Wysokoenergetyczne miony są sygnaturą wielu
ciekawych zdarzeń, m.in.:● Gold plated channel: H –> ZZ/ZZ* –> μ+μ-μ+μ-
● Rozpad cząstek SUSY● Miony są łatwe w detekcji i umożliwiają skuteczne
wyzwalanie
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 9
System mionowy
● Cztery stacje● W obszarze beczki –
komory DT (Drift Tubes)● W obszarze pokryw –
komory CSC (Cathode Strip Chambers)
● W obu obszarach – komory RPC (Resistive Plate Chambers)
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 10
System mionowy
● DT i CSC mają bardzo dobrą rozdzielczość przestrzenną – możliwe dokładne i szybkie dopasowanie toru mionu
● Detektory CSC są bardziej odporne na tło promieniowania i silne pole magnetyczne występujące w obszarze pokryw
● RPC ma świetną rozdzielczość czasową (~ns) – identyfikacja konkretnego przecięcia wiązek
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 11
Układ wyzwalania (tryger)
● Przecięcia wiązek w LHC co 25 ns (–> 40 Mhz)● Za każdym razem zachodzi ok. 20 zderzeń proton-
proton (przy docelowej świetlności 1034 cm-2s-1)● Ogromna liczba danych, których nie można zapisać● Potrzebna kilkuetapowa selekcja, pierwszy etap
bezpośrednio przy detektorze● Duża rola mionowego układu wyzwalania
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 12
Pierwszy etap - L1
● Level 1 Trigger – pierwszy etap selekcji przypadków● Czysto sprzętowy (hardware), na specjalnie
zaprojektowanych układach, znajdujących się na samym detektorze
● Tryger kalorymetru i tryger mionowy● Częstość przypadków redukowana do 100 kHz
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 13
Schemat układu L1
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 14
Elektronika układu L1
Układ głównego trygera mionowego Kaseta trygera globalnego
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 15
Elektronika układu L1
Stojaki z elektroniką trygera RPC – zaprojektowaną przez grupę warszawską
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 16
Drugi etap - HLT
● High Level Trigger – dalszy etap selekcji● Prowadzony na zwykłych komputerach ze
specjalnym oprogramowaniem (software)● Ośrodek serwerów na powierzchni, w pobliżu
detektora, połączony światłowodem● Docelowa częstość przypadków – 100 Hz
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 17
Problem wydajności
● Ciekawe zdarzenia („nowa fizyka”) trafiają się bardzo rzadko
● Sygnał = spodziewany sygnał × efektywność● Bardzo ważne jest, żeby wiedzieć, ile cząstek (np. H)
naprawdę powstało● Znajomość całkowitej efektywności jest krytyczna
● Wkład od cięć fizycznych (np. na pT, Δφ pary mionów)
● Wkład od układu wyzwalania (np. rekonstrukcja torów)
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 18
Metoda Tag & Probe
● Wydajność można szacować za pomocą metod Monte Carlo, ale te muszą zostać potwierdzone – lepiej mieć sposób na wyznaczenie z danych
● Metoda znacznika (tag) i próbnika (probe) wykorzystuje znane rezonanse produkujące pary μ+μ-
● pT < 20 GeV/c –> rozpad J/Ψ
● pT > 20 GeV/c –> rozpad Z
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 19
Rezonanse mionowe
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 20
Metoda Tag & Probe
● Jeden mion z pary musi przejść ścisłą selekcję – jest oznaczany jako tag (znacznik) i służy tylko do wyboru dobrych przypadków
● Drugi mion jest próbnikiem – warunki selekcji możliwie luźne (najmniej obciążające)
● Wydajność badanego kryterium wyznaczona jest przez stosunek próbników, które je spełniają do wszystkich testowanych:
=P passPall
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 21
Przykład● Badamy wydajność układu wyzwalania● Tags to miony, które mają pasujące trajektorie z
detektora śladowego i mionowego● Probes to cząstki (o znaku przeciwnym niż tag),
które mają tor w detektorze śladowym● Wydajność określa liczba probes, które odpalają
układ wyzwalania ● Dopasowanie, żeby uwzględnić tło kombinatoryczne
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 22
Przykład
=P pass
P passP fail
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 23
Wydajność układu wyzwalania
● Cięcie pT > 9 GeV/c
● Miony z rozpadów J/Ψ● Efektywność całego
trygera (L1 + HLT)
● Obszar beczki
Bardzo dobra zgodność z MC!
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 24
Wydajność układu wyzwalania
● Cięcie pT > 9 GeV/c
● Miony z rozpadów J/Ψ● Efektywność całego
trygera (L1 + HLT)
● Obszar pokryw
Bardzo dobra zgodność z MC!
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 25
Wydajność układu wyzwalania
● Cięcie pT > 15 GeV/c
● Miony z rozpadów Z● Efektywność całego
trygera (L1 + HLT)
● Obszar beczki
Bardzo dobra zgodność z MC!
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 26
Wydajność układu wyzwalania
● Cięcie pT > 15 GeV/c
● Miony z rozpadów Z● Efektywność całego
trygera (L1 + HLT)
● Obszar pokryw
Bardzo dobra zgodność z MC!
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 27
Dziękuję za uwagę
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 28
Back up
5 kwietnia 2011 Maciej Pfützner 29
Pseudopospieszność: η = - ln[tan(θ/2)]