Comparaison entre donn´ees corrig´ees et donn´ees sans irradiation

Les donn´ees enregistr´ees en 2010 pr´esentent deux phases majeures : la luminosit´e instantan´ee de la premi`ere phase est inf´erieure `a 2.1031 cm−2.s−1, ce qui correspond `a une perte de transparence n´egligeable. La deuxi`eme phase a ´et´e acquise `a plus haute luminosit´e, avec irradiation notoire des cristaux et contient la majeure partie des donn´ees. La comparaison donn´ees/donn´ees est effectu´ee `a partir de deux ´echantillons Z → e+e−

correspondant `a ces deux phases d’acquisition. L’´echantillon correspondant `a la deuxi`eme phase est compar´e avec le premier ´echantillon, sans et avec application de corrections de transparence. Les r´esultats sont pr´esent´es sur la figure4.22.

[GeV] ee M 70 80 90 100 110 120 fraction of events 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

reference data : run < 146644 uncorrected data : run > 146644

= 7 TeV s -1 dt = 25 pb L ∫ CMS preliminary 2010 EBEB

(a) EB-EB non corrig´e

[GeV] ee M 70 80 90 100 110 120 fraction of events 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16

0.18 reference data : run < 146644 uncorrected data : run > 146644

= 7 TeV s -1 dt = 25 pb L ∫ CMS preliminary 2010 EBEE

(b) EB-EE non corrig´e

[GeV] ee M 70 80 90 100 110 120 fraction of events 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

0.35 reference data : run < 146644 uncorrected data : run > 146644

= 7 TeV s -1 dt = 25 pb L ∫ CMS preliminary 2010 EEEE

(c) EE-EE non corrig´e

[GeV] ee M 70 80 90 100 110 120 fraction of events 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

reference data : run < 146644 corrected data : run > 146644

= 7 TeV s -1 dt = 25 pb L ∫ CMS preliminary 2010 EBEB (d) EB-EB corrig´e [GeV] ee M 70 80 90 100 110 120 fraction of events 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16

0.18 reference data : run < 146644 corrected data : run > 146644

= 7 TeV s -1 dt = 25 pb L ∫ CMS preliminary 2010 EBEE

(e) EB-EE corrig´e

[GeV] ee M 70 80 90 100 110 120 fraction of events 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

0.35 reference data : run < 146644 corrected data : run > 146644

= 7 TeV s -1 dt = 25 pb L ∫ CMS preliminary 2010 EEEE (f) EE-EE corrig´e

Figure4.22 – Comparaison donn´ees/donn´ees des spectres de masse invariante des candi-dats Z → e⁺e⁻ entre un ´echantillon obtenu sans perte notoire de transparence des cristaux et un ´echantillon obtenu `a haute luminosit´e non corrig´e des pertes de transparence pour la cat´egorie (a) EB-EB (b) EB-EE (c) EE-EE, et corrig´e des pertes de transparence pour la cat´egorie (d) EB-EB (e) EB-EE (f ) EB-EE

Comme pour la simulation, les donn´ees acquises avec le ECAL irradi´e pr´esentent un d´esaccord d’autant plus marqu´e que le nombre d’´electrons produit `a haute pseudo-rapidit´e (dans EE) est important. Apr`es corrections de transparence, les distributions sont en bon accord avec les donn´ees de r´ef´erence acquises pendant la premi`ere p´eriode, sans irradiation majeure.

4.4 Conclusion

Les performances du calorim`etre ´electromagn´etique de CMS sont excellentes, mais sa r´eponse est alt´er´ee par l’irradiation r´esultante des collisions. Lors d’une irradiation, des centres color´es apparaissent et disparaissent dans les cristaux du ECAL et la transmission de la lumi`ere de scintillation ´emise lors du d´eploiement d’une gerbe ´electromagn´etique s’en trouve modifi´ee.

Les variations de transparence sont contrˆol´ees et corrig´ees `a partir d’un syst`eme de contrˆole laser injectant des impulsions laser d’amplitudes connues. L’amplitude mesur´ee en sortie des cristaux est n´ecessaire pour estimer les pertes de transparence et doit ˆetre extrˆemement pr´ecise afin d’obtenir les performances nominales du calorim`etre.

Une nouvelle m´ethode a ´et´e d´evelopp´ee pour gagner en pr´ecision sur l’estimation des amplitudes des impulsions laser mesur´ees en sortie des cristaux du ECAL via les APDs/VPTs et normalis´ees par l’amplitude mesur´ee dans les photo-diodes `a jonction P-N de r´ef´erence. Cette m´ethode permet la reconstruction de la forme des impulsions avec un ´echantillonnage de 1 ns et permet de fixer pour chaque canal ´electronique les param`etres de mod´elisation de l’amplitude. Les gains sur la pr´ecision sont d’environ 5%.

Cependant, une deuxi`eme m´ethode d´evelopp´ee en parall`ele par M. D´ejardin permet d’am´eliorer encore la pr´ecision sur les corrections, avec un gain de 10% environ. Cette derni`ere m´ethode a ´et´e utilis´ee pour estimer les pertes de transparence lors de la prise de donn´ees en 2010.

La validation des corrections de transparence calcul´ees `a partir des donn´ees laser a ´et´e effectu´ee sur l’´echantillon complet d’´ev´enements Z → e<sup>+</sup>e<sup>−</sup>enregistr´e en 2010. En l’absence de corrections de transparence, la position du pic de masse invariante du Z est d´ecal´ee de quelques centaines de MeV `a plusieurs GeV, selon la position d’impact des ´electrons dans le calorim`etre. Il a ´et´e v´erifi´e qu’apr`es application des corrections, la position du pic de masse invariante ´etait `a nouveau en bon accord avec la simulation et avec des donn´ees acquises sans irradiation notoire du ECAL.

De plus, il a ´et´e montr´e que le biais sur la masse invariante entre donn´ees et simulation est constant dans le temps et ne d´epend pas du profil d’irradiation lorsque les corrections de transparences sont appliqu´ees. Enfin, l’application des corrections am´eliore la r´esolution en ´energie sur le pic de masse invariante.

L’accord donn´ees/simulation de la distribution de masse transverse d’´ev´enements W → eν avec corrections de transparence a ´egalement ´et´e contrˆol´e.

[1] CMS Collaboration. CMS technical design report, volume I : Physics performance. J. Phys., G34 :189–194, 2007.

[2] M. Anfrevilleb et al. Laser monitoring system for the CMS lead tungstate crystal calorimeter. CMS Detector Note, AN-07-028, 2007.

[3] A. Bornheim. The CMS ECAL Laser Monitoring System. 9th ICATPP Conference on Astroparticle, Particle, Space Physics, Detectors and Medical Physics Applications , 2005.

[4] M. D´ejardin. Determination of the Single Pulse Response of the CMS-ECAL electronics and application to the pulse shape reconstruction. CMS Detector Note, DN-08-001, 2008.

[5] Pierre Billoir. M´ethode d’ajustement dans un probl`eme `a param´etrisatino h´erarchis´ee. Coll`ege de France, 1984.

[6] https ://twiki.cern.ch/twiki/bin/view/CMSPublic/LumiPublicResults. [7] http ://pdg.lbl.gov/.

[8] J. E. Gaiser. Appendix-F Charmonium Spectroscopy from Radiative Decays of the J/Psi and Psi-Prime, Ph.D. Thesis. SLAC-R-255, 1982.

Energie transverse manquante et

recul hadronique en pr´esence d’un

boson ´electrofaible

Ne pas :

– rˆaler/soupirer

– faire suer les gens du bureau – siffler ! ! !

Merci :)

C´ecile D.

Dans les exp´eriences situ´ees aupr`es des collisionneurs de particules, l’´energie trans-verse manquante ~E/<sub>T</sub> (de module E/<sub>T</sub>), d´efinie comme l’oppos´e de la somme des ´energies transverses d´epos´ees dans le d´etecteur, est une observable importante car elle signe la pr´esence de particules invisibles `a la d´etection, comme les neutrinos. L’´etude des processus du Mod`ele Standard et la recherche de nouvelle physique n´ecessitent donc l’utilisation de

~ E/_T.

On ´etudie dans ce chapitre l’´energie transverse manquante dans des ´ev´enements conte-nant un boson ´electrofaible W ou Z se d´esint´egrant dans le canal ´electronique, avec l’en-semble des donn´ees acquises en 2010. L’utilisation d’un ´echantillon W permet de travailler sur des ´ev´enements contenant un neutrino, donc de la v´eritable ´energie transverse man-quante et l’´echantillon Z permet d’´etudier ~E/_T dans des ´ev´enements o`u aucune ´energie transverse manquante n’est attendue. L’accord entre la simulation et les donn´ees est syst´ematiquement v´erifi´e. De plus, une mesure de la r´esolution et de l’´echelle d’´energie de E/_T est effectu´ee dans l’´echantillon Z → e⁺e⁻.

On d´efinit d’abord l’´energie transverse manquante dans CMS, ainsi que les principales variables qui lui sont associ´ees. On d´ecrit la s´election des ´ev´enements W → eν et Z → e+e− utilis´es pour cette ´etude. J’analyse ensuite le comportement de l’´energie transverse manquante dans des ´ev´enements W et Z. Enfin, on s’int´eressera `a la mesure de l’´echelle d’´energie et de la r´esolution de E/_T dans l’ensemble des donn´ees collect´ees en 2010.

5.1 Energie transverse manquante et recul hadronique dans

CMS

Dans des ´ev´enements de collision, l’impulsion transverse des partons est faible par rapport `a l’´energie disponible dans le centre de masse et ne d´epend pas de leur ´energie

longitudinale. Une hypoth`ese est alors faite en consid´erant que l’impulsion transverse ini-tiale du syst`eme form´e par les partons est nulle. Si des particules ´echappent `a la d´etection, un d´es´equilibre de l’´energie transverse globale se cr´ee et une ´energie transverse manquante apparaˆıt. Les ´etats finaux contenant un ou plusieurs neutrinos pr´esentent donc une ´energie transverse manquante importante correspondant `a la somme vectorielle de l’impulsion des neutrinos. Un exemple d’´ev´enement contenant un tel d´es´equilibre est illustr´e sur la figure