ΜΕΛΕΣΗ ΣΑΤΣΟΠΟΙΗΗ ΦΟΡΣΙΟΤ e + e - ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΗ ΜΕΣΡΗΗ ΣΟΤ ΤΠΟΒΑΘΡΟΤ ΣΙ ΔΙΑΠΑΕΙ Z 0 e + e - ΣΟ ΠΕΙΡΑΜΑ CMS ΣΟΝ LHC

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟΔΙΣΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΘΜΙΟ ΑΘΘΝΩΝ - ΧΟΛΘ ΘΕΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΘΜΩΝ ΣΜΘΜΑ ΦΤΙΚΘ - ΣΟΜΕΑ ΠΤΡΘΝΙΚΘ ΦΤΙΚΘ & ΣΟΙΧΕΙΩΔΩΝ ΩΜΑΣΙΔΙΩΝ ΜΕΛΕΣΗ ΣΑΤΣΟΠΟΙΗΗ ΦΟΡΣΙΟΤ e + e - ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΗ ΜΕΣΡΗΗ ΣΟΤ ΤΠΟΒΑΘΡΟΤ ΣΙ ΔΙΑΠΑΕΙ Z 0 e + e - ΣΟ ΠΕΙΡΑΜΑ CMS ΣΟΝ LHC ΑΝΣΩΝΘ ΑΓΑΠΘΣΟ 15 ΙΟΤΛΙΟΤ 2011 ΕΡΓΑΙΑ Μ.Δ.Ε. - ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΘΓΘΣΘ: ΠΑΡΑΚΕΤΑ ΦΘΚΑ ΣΡΙΜΕΛΘ ΕΠΙΣΡΟΠΘ: Π.ΦΘΚΑ, Γ.ΔΑΚΑΛΑΚΘ, Χ.ΚΟΤΡΚΟΤΜΕΛΘ. 1

2 Περιεχόμενα 1. Ο ανιχνευτισ CMS, θ ταυτοποίθςθ φορτίου e + e - και οι αδυναμίεσ τθσ. 2. Θ μζτρθςθ τθσ πικανότθτασ εςφαλμζνθσ ταυτοποίθςθσ φορτίου των e + e -, και θ εξάρτιςι τθσ από τθν pt και τθν θ μζςα από τθν μελζτθ MC γεγονότων W +- e +- ν. 3. Οι μζκοδοι Tag & Probe και Cartesian Product για τθν μζτρθςθ τθσ πικανότθτασ p. 4. H μζτρθςθ τθσ πικανότθτασ p ςε MC και RD γεγονότα Η 0 e + e -. Αποτελζςματα και ςφγκριςθ. 5. Θ μζτρθςθ του υποβάκρου ςε ςυλλογισ γεγονότων Η 0 e + e - με τθν χριςθ τθσ p. 6. υμπεράςματα τθσ μελζτθσ. 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 2

3 Tracker ECAL O ανιχνευτήσ CMS Compact Muon Solenoid (υμπαγζσ Μιονικό ωλθνοειδζσ) Μάηα: kg Μικοσ: 21.5m Διάμετροσ: 15m Σμιματα: Βαρζλι +2 Καπάκια Τπεραγώγθμοσ Μαγνιτθσ Β=3.8Σ, 2T 4 Muon Chambers Tracker θ < 2.5 Silicon Tracker (5.8m x 2.5m) (10, 9 Silicon microstrips) Pixel Detector (3, 2 layers) ECAL: Θ/Μ καλορίμετρο θ <3 ςπινκθριςτζσ + φωτο/ςιαςτζσ (κρφςταλλοσ βολφραμικοφ οξζοσ PbWO4) HCAL (HB, HO, 2HE, 2HF) 2 Gaps. 1.44< θ < Preshower, 2 CASTOR, 2 ZDC 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 3

4 Σαυτοποίηςη e + & e - ςτο CMS Ο LHC ςυγκροφει πρωτόνια ςε sqrt(s)=7 ΣeV. Aσ υποκζςουμε ότι παράγονται W +-, Z 0 ςτο IP του CMS. Σα W +-, Z 0 διαςπώνται ταχφτατα (Γ ~ 2 GeV). Θεωροφμε τισ διαςπάςεισ: W + - e + - ν, Ζ 0 e + e -. Σα προϊόντα διατρζχουν τον ανιχνευτι. (Σροχιά: τμιμα κυκλοειδοφσ ζλικασ μειοφμενου βιματοσ και ακτίνασ) Διατρζχουν τον Tracker και ςταματοφν ςτο ECAL. Tracker Αυτό που o CMS αντιλαμβάνεται ωσ e+, e- είναι: μια ςειρά από ίχνη ςτον Tracker που ςυμπίπτει με εναπόθεςη ενζργειασ ςτο ECAL. Σα e δίνουν γ-brem ςτθν πορεία ECAL τουσ ςτον Tracker και αυτά νζο ηεφγοσ e+e- με δίδυμθ γζνεςθ. Θ ενζργεια του αρχικοφ e τελικά διαςπείρεται ςτο ECAL ςε e+, e-, γ. Αλγόρικμοι ςυλλζγουν όλα τα ςιματα και ανακαταςκευάηουν το αρχικό e (φορτίο, ορμι). 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 4

5 Οι αλγόριθμοι C, G, S και η Majority Method το CMS χρθςιμοποιοφνται τρείσ αλγόρικμοι προςδιοριςμοφ του φορτίου: CTF Charge. Combinational Track Finder. (Μόνο Tracker info. KF method). GSF Charge. Gaussian Sum Filter. (Tracker & ECAL info, καταλλθλότερθ για e+ e-). ScPix Charge. Super Cluster Pixel. ( φ_pixel Detector φ_ecal ). CTF Charge = C u,+, - GSF Charge = G +, - ScPix Charge = S +, - Κάκε αντικείμενο ταυτοιθμζνο ωσ θλεκτρόνιο φζρει τρείσ τιμζσ φορτίου : [C, G, S]. Oι τιμζς [C,G,S] μπορεί να είναι ίδιες, μπορεί και όχι! ποιό είναι τοτε το φορτίο του e??? Θ Majority Method αποφαςίηει ποιο είναι το φορτίο του θλεκτρονίου: Αν ζχουμε 3 ίδια φορτία C=G=S, τότε αυτό είναι και το φορτίο του e. Αν ζχουμε 2 ίδια φορτία τότε αυτό είναι και το φορτίο του e. Aν ζχουμε τρία διαφορετικά φορτία [u,+,-] ή *u,-,+] το S είναι το φορτίο του e. 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 5

6 Η εςφαλμζνη ταυτοποίηςη e -+ και οι αιτίεσ τησ 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 6

7 Μζτρηςη τησ p από MC γεγονότα W -+ e -+ ν (1) 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 7

8 Μζτρηςη τησ p από MC γεγονότα W -+ e -+ ν (2) 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 8

9 Μζτρηςη τησ p με Tag & Probe, Z 0 e + e -, MC (1) 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 9

10 Μζτρηςη τησ p με Tag & Probe, Z 0 e + e -, MC (2) 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 10

11 Μζτρηςη τησ p με Cartesian Pr. Z 0 e + e -, MC (1) 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 11

12 Μζτρηςη τησ p με Cartesian Pr. Z 0 e + e -, MC (2) 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 12

13 Μζτρηςη τησ p με Cartesian Pr. Z 0 e + e -, RD (1) 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 13

14 Μζτρηςη τησ p με Cartesian Pr. Z 0 e + e -, RD (1) 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 14

15 Μζτρηςη του υποβάθρου ςυλλογήσ Z 0 e + e - (1) 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 15

16 Μζτρηςη του υποβάθρου ςυλλογήσ Z 0 e + e - (2) 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 16

17 υμπεράςματα 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 17

18 the end 18

19 Βιβλιογραφία Εργαςίασ (1) 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 19

20 Βιβλιογραφία Εργαςίασ (2) 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 20

21 Πλάνο των διαδικαςιών που ερευνά ο LHC 1. Improve our understanding of the SM. 2. Search for new particles in various models. 3. Look for extra dimensions. 4. Keep our eyes open for any kind of new physics that may come up. R = (L) ς Process ς (nb) R (Hz) Inelastic bb 5x10 5 5x10 6 W Z 2 20 tt 1 10 H(100GeV) Z (1TeV) g ~ g ~ (1TeV) H(500GeV) /7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 21

22 CMS Detector (z-y plan) 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 22

23 W +, W -, y distribution asymmetry 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 23

24 Tracker Material Budget H κατανομι φλθσ ςτον Tracker ςχετίηεται με τθν πικανότθτα εκπομπισ γ-brem από το e που τον διαπερνά. Ζχουμε μζγιςτο ςτθν περιοχι των gaps (1.44< θ <1.56). Θ εκπομπι γ-brem ςχετίηεται με τθν εςφαλμζνθ ταυτοποίθςθ φορτίου του e. 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 24

25 The WPxx Definitions 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 25

26 15/7/2011 A.Agapitos - Electron Charge MissID Studies 26