Un jet reconstruit par la procédure qui vient d'être décrite n'est pas nécessairement un vrai jet, c'est-à-dire la signature expérimentale d'un parton. Pour limiter le taux de mauvaise identi cation, un ensemble de coupures d'identi cation (appelées JetID) est appliqué sur les variables suivantes [66] :
fEM est la fraction électro-magnétique dé nie au paragraphe3.2. On demande fEM < 0,95 a n de rejeter les candidats qui ressemblent trop à des électrons ou à des photons. On xe aussi une valeur minimale, fEM > 0,05. a n de rejeter les candidats trop hadroniques qui ont plus de chance d'être du bruit (les jets ont une partie électro-magnétique, voir section2.2.5).
CHF ou Coarse Hadronic Fraction est la fraction d'énergie déposée dans les couches hadroniques grossières du calorimètre. On demande une valeur maximale a n de rejeter les faux jets dûs au bruit plus fort de cette partie du détecteur.
Hot fraction. C'est le rapport en énergie de la tour la plus énergétique à celle de la seconde tour la plus énergétique. Pour rejeter les faux jets qui contiennent des tours anormalement bruyantes, on demande Hot fraction < 0,40.
au moins deux tours doivent contenir 90% de l'énergie du jet, là encore comme protection contre les tours bruyantes.
Rapport déclenchement calorimètre niveau 1 (L1ratio). C'est le rapport de l'impulsion transverse du jet à l'énergie des tours de déclenchement dans un cône ∆R < 0,5 autour du centre du jet. On n'inclut pas l'énergie des massless gaps dans L1ratio. On demande L1ratio > 0,5.
Ces coupures ont été optimisées pour le Run IIa. Elles n'ont pas été modi ées au Run IIb, mais leur e cacité a été remesurée. La gure3.2 montre l'e cacité comparée simulation / données de cet ensemble de coupures pour le Run IIa [67]. En outre, des coupures optimisées ont été proposées dans [68] mais elles ne sont pas encore utilisées par la collaboration.
Fig. 3.2 E cacité comparée simulation / données des coupures JetID pour le Run IIa. L'axe vertical représente le rapport de l'e cacité de l'ensemble de coupures JetID dans la simulation à celle mesurée dans les données. Ce rapport est mesuré en fonction de la pseudo-rapidité du jet considéré mesurée à partir du centre du détecteur. Le creux aux alentours de |ηdet| = 1 correspond à la région inter-cryostats.
3.5 Conclusion
Dans ce chapitre ont été présentés les critères d'identi cation des diérents objets physiques aux- quels il sera fait référence dans ce manuscrit :
les muons, identi és à l'aide du spectromètre à muons, et dont la trace peut être reconstruite par les deux trajectographes. La mesure de leur impulsion peut être faite par le système à muons grâce à la présence du solénoïde, ou bien par l'ensemble Smt + Cft ; elle est plus précise dans ce dernier cas.
les électrons et les photons, qui sont reconstruits à partir d'amas électro-magnétiques dans le calorimètre par l'algorithme de cône Simple Cone.
l'énergie transverse manquante, qui est la signature de particules n'interagissant pas avec le dé- tecteur comme les neutrinos. Elle est obtenue par conservation de l'impulsion transverse mesurée par le calorimètre et par les trajectographes pour les muons.
les jets, qui sont reconstruits à partir des dépôts d'énergie calorimétriques. Leur traitement repose sur les algorithmes itératifs que sont Simple Cone et l'algorithme de cône Run II. On applique à chaque type d'objet reconstruit des coupures d'identi cation qui fournissent chacune un rapport e cacité / pureté diérent. Un éventail assez étendu de critères d'identi cation permet un bon contrôle du bruit de fond par les analyses de physique.
La reconstruction et l'identi cation des jets ont été plus détaillées. Cela est en en eet nécessaire pour comprendre la calibration en énergie des jets, qui est exposée au chapitre suivant.
Chapitre 4
La calibration en énergie des jets
De très nombreux processus observés auprès des collisionneurs hadroniques dépendent fortement de la connaissance que l'on a de l'énergie des jets, et une bonne performance du calorimètre, décrit au chapitre2, est donc nécessaire. Mais cela n'est pas su sant, car plusieurs eets perturbent cette mesure et doivent être pris en compte. C'est le rôle de la calibration en énergie des jets, ou JES (pour Jet Energy Scale) [69] [70], qui sera expliquée dans ce chapitre. Les corrections Jes du Run IIb sont en train d'être développées, selon les mêmes techniques que celles qui vont être exposées dans ce chapitre. Les chires et distributions montrés correspondent au Run IIa.
Forts de la compréhension de la reconstruction des jets dans DØ, nous allons expliquer pourquoi il est nécessaire de corriger l'énergie des jets et pourquoi leur mesure ne doit pas être utilisée directement. On détaillera également les réponses apportées à ces diérents eets physiques et instrumentaux. En n, la section 4.5 présente une correction spéci que pour les jets présentant une ou plusieurs désintégrations semi-muoniques.
4.1 Pourquoi faut-il corriger l'énergie des jets?
Le but de la calibration en énergie des jets est de rendre l'énergie d'un jet calorimétrique donné identique à celle du jet de particules correspondant, c'est-à-dire de prendre en compte tous les eets physiques et instrumentaux1 qui aectent l'énergie mesurée. La gure 4.1 montre la représentation
schématique d'un jet. Un jet de partons est créé lors de l'interaction dure, ces partons s'hadronisent pour former un jet de particules qui se désintègrent en particules stables, et celles-ci vont ensuite interagir avec le détecteur. Par jet de particules on entendra un jet en cône reconstruit comme un jet calorimétrique, mais dont les constituants sont ces particules stables et pas les tours calorimétriques. Comme on dé nit un jet de particule comme un cône regroupant des particules qui n'ont pas encore interagi avec le détecteur, un tel objet n'existe que dans la simulation.
Jes consiste en un ensemble d'algorithmes dont la séquence est la suivante :
1. Soustraction de l'énergie qui n'est pas associée à la collision dure. Ce peut être du bruit électro- nique, la radiation résiduelle de l'uranium du calorimètre, ou l'énergie déposée par des interac- tions p¯p autres que la collision dure au cours du croisement de faisceaux. C'est la correction de seuil ou d'oset (voir section4.3.1).
2. Correction de réponse absolue. Elle prend en compte des eets tels que les pertes d'énergies dans les régions non-instrumentées du détecteur, ou le fait que la réponse du calorimètre aux hadrons et aux photons et électrons est diérente. Elle est la plus importante en amplitude (voir section
4.3.2).
Fig. 4.1 Représentation schématique d'un jet. Les partons issus de la collision dure s'hadronisent. La chaîne de désintégration qui s'ensuit génère des pions, des kaons, etc - c'est le jet de particules. On dit aussi qu'on est au niveau particules. Ces particules interagissent ensuite avec le calorimètre (EM = partie électro-magnétique, FH = partie hadronique ne, CH = partie hadronique grossière) pour former des gerbes. Le but de Jes est de corriger l'énergie des jets calorimétriques (ce qui est mesuré) pour qu'elle soit identique à celle du jet de particules. Certains processus comme la radiation d'un gluon dur peuvent envoyer de l'énergie à grand angle lors du développement du jet de partons et de tels eets ne sont pas pris en compte.
3. η-intercalibration ou correction de réponse relative. La réponse du calorimètre n'est pas la même pour tout ηdet; elle doit être modélisée en fonction de la pseudo-rapidité du jet considéré (voir section4.3.3).
4. Un jet en cône peut être sujet à des fuites d'énergie. Une particule qui appartient au cône peut déposer de l'énergie au-dehors, et vice-versa. Seuls les eets instrumentaux, comme le développement des gerbes dans le calorimètre, sont pris en compte (et pas les eets physiques comme la radiation d'un gluon dur à grand angle). C'est la correction de gerbe ou showering correction (voir section4.3.4).
5. En n, les hadrons, et tout particulièrement les hadrons B, peuvent présenter un muon et un neutrino dans leur chaîne de désintégration. Ceux-ci ne déposent pas (neutrino) ou peu (muon) d'énergie dans le calorimètre ; lorsque le jet est reconstruit, une partie importante de son énergie peut manquer. Outre la perte d'information qu'il en résulte, la résolution en énergie est également dégradée, ce qui n'est pas très bon pour les analyses dont la variable nale est, par exemple, une paire b¯b. On construit donc une correction semi-muonique pour récupérer l'énergie perdue (voir section4.5).
Pour résumer, Jes tente de remonter à l'énergie du jet de particule en partant de l'énergie mesurée dans le calorimètre par la formule suivante, dans laquelle O est la correction d'oset, Fη la correction de réponse relative, R la correction de réponse absolue et S la correction de gerbe :
Ejetparticule= E
d´etecteur jet − O
Fη× R × S (4.1)
La correction semi-muonique est ensuite appliquée. Comme on le verra dans les sections suivantes, un certain nombre de biais inhérents à la méthode de détermination peuvent aecter certains de ces facteurs de correction, et sont pris en compte dans le calcul nal de la correction Jes.
Il faut noter que ces corrections (sauf la correction semi-muonique) sont dérivées séparément à partir des données réelles et simulées.
Passons maintenant en revue chacun de ces termes pour comprendre comment ils sont calculés. Les corrections Jes sont dérivées pour la plupart pour des tailles de cône de jets de R = 0,5 et R = 0,7. Les méthodes sont les mêmes mais les chires sont diérents. Comme ce sont des jets de rayons 0,5 qui sont utilisés tout au long de ce manuscrit, tout résultat montré dans ce chapitre sans mention particulière est valide pour R = 0,5. La calibration des jets semi-muoniques sera quant à elle détaillée dans la section4.5.