6.2 Mesure de l'asymétrie des paires de leptons
6.2.1 Corrections apportées aux événements simulés
Nous appliquons deux corrections aux événements simulés pour corriger les imperfections de la simulation qui aecte la mesure de l'asymétrie. On utilise les événements sélectionnés au niveau inclusif (pas de sélection sur les jets) où le bruit de fond dû au boson Z domine largement. Les deux corrections appliquées feront l'objet d'incertitudes systématiques (voir section 6.2.3).
6.2.1. a Pseudorapidité des électrons
La distribution inclusive de la pseudorapidité η des électrons dans le canal ee montrent un désaccord entre simulation et données (voir gure 6.10). Nous avons vu dans la sec- tion 5.2.4. c que l'e cacité d'identi cation des électrons doit être corrigée dans la simulation a n de reproduire les données. La correction est paramétrée en fonction de la pseudorapidité dé nie par rapport au centre du détecteur ηdetet non pas en fonction de η dé ni par rapport
au vertex primaire de l'interaction des leptons. Cette paramétrisation n'est donc pas opti- male lorsque l'on s'intéresse à des distributions en η. Pour corriger le désaccord, on applique des poids aux événements simulés sans changer la normalisation totale des événements simu- lés. Les poids sont déterminés dans chaque intervalle de la distribution de la gure 6.10 en faisant la rapport du nombre d'événements de données sur le nombré d'événements simulés. La fonction de correction obtenue est présentée sur la gure 6.11.
6.2.1. b Asymétrie du bruit de fond Z
L'asymétrie dans les données au niveau inclusif (i.e. pour du bruit de fond Z) n'est pas bien modélisée par la simulation comme on peut le voir dans la table 6.8. Nous allons corriger l'asymétrie du bruit de fond Z car elle aura un impact dans la mesure de l'asymétrie que nous allons faire.
La collaboration D0 a mesurée l'asymétrie des événements Z/γ? → ee [14]. Cette me-
sure montre un bon accord avec les prédictions faites par le générateur zgrad2 [15, 16] (voir gure 6.12(a)). Nous avons comparé les prédictions faites par alpgen (utilisé pour simuler le bruit de fond Z) et pythia 8 [17] avec les mesures réalisées dans [14]. Le résultat ( gure 6.12(b)) montre qu'au contraire d'alpgen l'asymétrie du bruit de fond Z mesurée dans les données est bien reproduite par pythia 8 (les prédictions faites par pythia et
6.2. MESURE DE L'ASYMÉTRIE DES PAIRES DE LEPTONS η Electron -3 -2 -1 0 1 2 3 Events 0 20 40 60 80 100 3 10 × -1 DØ Preliminary, L=9.7 fb Diboson: 1911.5 Z: 1262749.7 Fake: 4033.0 : 630.9 t t Data: 1219308
(a) avant correction
η Electron -3 -2 -1 0 1 2 3 Events 0 20 40 60 80 100 3 10 × -1 DØ Preliminary, L=9.7 fb Diboson: 1916.3 Z: 1262768.0 Fake: 4033.0 : 631.7 t t Data: 1219308 (b) après correction
Figure 6.10 Distribution au niveau inclusif de la pseudorapidité η des électrons dans le canal ee avant (a) et après (b) correction.
η electrons -2 -1 0 1 2 Scale factor 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2
Figure 6.11 Fonction de correction du nombre d'événements simulés au niveau inclusif en fonction de la pseudorapidité η des électrons dans les canaux électroniques.
zgrad2 sont très proches). Les événements Z → ee et Z → µµ simulés par alpgen vont être corrigés (voir ci-après) à l'aide de pythia 8. On applique la correction aux événements Z → µµcar leur asymétrie est identique à celle des événements Z → ee.
La correction ci-dessus s'applique aux canaux ee et µµ mais pas au canal eµ. Dans le canal eµ, la contribution principale au bruit de fond Z vient de Z → ττ où le τ se désintègre en τ → µν ou τ → eν. Nous avons comparé les asymétries A``dans les événements
Z → τ τ → eµντντνeνµ pour les générateurs alpgen et pythia 8. La comparaison est
présentée dans la table 6.9. Les valeurs des asymétries générées dans tout l'espace des phases sont proches de zéro pour les deux générateurs. Lorsque l'on applique une sélection sur l'impulsion transverse et la pseudorapidité des leptons similaire à celle appliqué au niveau reconstruit les valeurs d'asymétrie chutent à −8,6 % pour alpgen et −16 % pour pythia 8. L'asymétrie de pythia 8 est égale à −6,5 % lorsque la corrélation de spin entre les τ n'est pas prise en compte (la désintégration des τ est alors isotropique). L'eet de la corrélation de spin est donc important. L'information sur la corrélation de spin dans l'implémentation de alpgen+pythia+tauola [18] à D0 semble perdue car la valeur prédite de −8,6 % est proche de celle prédite par pythia 8 lorsque la corrélation de spin n'est pas prise en compte. On applique en conséquence une pondération calculée avec pythia 8 aux événements Z → τ τ simulés avec alpgen.
CHAPITRE 6. MESURE DE L'ASYMÉTRIE DE CHARGE DANS D0
La pondération des événements Z → µµ,ee et Z → ττ est réalisée en trois dimensions en fonction de la pseudorapidité des leptons positifs et négatifs η`+ et η`− respectivement
et en fonction de la masse invariante du boson Z (l'intervalle en masse invariante est celui utilisé pour alpgen dans la gure 6.12(b)). L'accord après pondération entre les données et la simulation est bon comme on peut le voir dans la table 6.8.
(GeV) ee M 100 1000 FB A -0.5 0 0.5 1 50 70 100 300 500 1000 PYTHIA ZGRAD2 Statistical uncertainty Total uncertainty DØ 5.0 fb-1
(a) Asymétrie Z → ee mesurée par D0 comparée aux prédictions de pythia et zgrad2 [14].
, GeV ll M 2 10 103 FB A -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Alpgen ZGRAD2 Pythia 8 D0 data
(b) Asymétrie Z → ee mesurée par D0 comparée aux prédictions de alpgen, zgrad2 et pythia 8.
Figure 6.12 Asymétrie du processus Z → ee.
ee Données Simulation
Avant pond. Après pond. A`FB -2.06 ± 0.09 -3.10 ± 0.03 -1.93 ± 0.03 A`` -3.79 ± 0.13 -6.00 ± 0.04 -3.51 ± 0.04
eµ Données Simulation
Avant pond. Après pond. A`FB -4.07 ± 0.83 -1.69 ± 0.25 -3.93 ± 0.25 A`` -10.75 ± 1.18 -4.81 ± 0.34 -10.42 ± 0.35
µµ Données Simulation
Avant pond. Après pond. A`
FB -2.08 ± 0.09 -3.17 ± 0.03 -2.45 ± 0.03
A`` -3.19 ± 0.13 -5.25 ± 0.04 -4.05 ± 0.04
Table 6.8 Valeurs des asymétries A`
FB et A
`` au niveau inclusif avant et après pondération
des événements simulés dans les trois canaux. L'incertitude présentée est seulement l'incertitude statistique liée au nombre d'événements de MC. Les valeurs d'asymétrie sont en %.
6.2. MESURE DE L'ASYMÉTRIE DES PAIRES DE LEPTONS
A`` alpgen pythia 8
Tout l'espace des phases 0,09 ± 0,08 2,2 ± 0,16 pT > 10GeV, |η| < 2,5 −8,6 ± 0,3 −16 ± 0,5
pT > 10GeV, |η| < 2,5 sans corrélation de spin − −6,5 ± 1,1
Table 6.9 Valeurs d'asymétrie A`` générée par alpgen et pythia 8 pour diérentes sélections.
Aucune reconstruction n'est appliquée aux événements simulés, on parle du niveau générateur. L'incertitude présentée est seulement l'incertitude statistique liée au nombre d'événements simulés. Les valeurs d'asymétrie sont en %.