Efficacit´e du d´etecteur et efficacit´e de reconstruction

Id´ealement, pour d´eterminer l’efficacit´e du d´etecteur et l’efficacit´e de reconstruction, il fau- drait utiliser une source du signal ´etudi´e. Connaissant la source et les particules ´emises ainsi que la cin´ematique de ces particules, on pourrait mesurer la correction `a appliquer en comparant au signal reconstruit par le d´etecteur. Dans la pratique, nous utilisons un syst`eme de simulation allant de la g´en´eration du signal ´etudi´e jusqu’`a la reconstruction finale des trajectoires des spec- trom`etres (par le code utilis´e sur les donn´ees) pour d´eterminer l’acceptance du d´etecteur ainsi que l’efficacit´e de reconstruction.

III.2.1.1 Les outils de simulation

G´en´erateur d’´ev´enements : PYTHIA. PYTHIA est un g´en´erateur de collision nucl´eon- nucl´eon qui permet de simuler le processus physique `a ´etudier [45]. Ici nous l’utilisons la version 6.205 avec les fonctions de distribution des partons GRV98LO pour engendrer des m´esons J/ψ se d´esint´egrant en paire de muons lors des collisions nucl´eon-nucl´eon `a 200 GeV dans le centre

de masse. PYTHIA produit des m´esons J/ψ suivant une distribution en rapidit´e illustr´ee par la fi- gure III.6 et suivant une distribution en impulsion transverse montr´ee par la figure III.7. Le temps de vie du m´eson J/ψ ´etant court (cτ = 2, 3.10−12 _{m), PYTHIA va reproduire la d´esint´egration en} paire de muons. Ainsi, les fichiers produits par PYTHIA contiennent les informations (l’´energie, px, py et pz) sur les particules J/ψ et sur les produits de d´esint´egration (les muons).

y -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 dN/dy (evt/0.1) 0 10000 20000 30000 40000 50000

Fig. _{III.6 – Spectre en fonction de la rapidit´e des} J/ψ engendr´es par PYTHIA.

en GeV/c t p 0 2 4 6 8 10 12 (evt/0.1 GeV/c)t dN/dp 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10

Fig. _{III.7 –} Spectre en fonction de l’impulsion transverse (GeV/c) des J/ψ engendr´es par PYTHIA.

Simulation du passage des particules dans les d´etecteurs : PISA. A partir des quadri- vecteurs engendr´es par PYTHIA, nous d´egradons l’´energie de ces particules dans le r´eferentiel du laboratoire en prenant en compte la g´eometrie des d´etecteurs : l’absorbeur, les trajectographes et l’identificateur de muon. Le programme utilis´e est appel´e PISA bas´e sur l’outil de simulation GEANT 3 (simulation du passage des particules dans la mati`ere [46]).

R´eponse du d´etecteur. Les muons arrivant dans la r´egion de d´etection ionisent le gaz et cr´eent une charge suivant la distribution de Landau. Ce processus est alors simul´e. Selon la position du passage de la particule par rapport aux pistes de d´etection, ces charges vont se d´eposer sur les diff´erentes cathodes selon une fonction de Mathieson. Enfin, avec l’aide des gains obtenus grˆace aux calibrations, ces charges sont num´eris´ees, ce qui donne alors ce qu’on appelle les coups dans les d´etecteurs. Comme pour les donn´ees r´eelles, il existe pour les simulations deux formats de fichiers r´esultants : les DST et les PRDF.

Phase de reconstruction. Afin de minimiser les divergences entre les simulations et l’analyse des donn´ees, nous utilisons le mˆeme code de reconstruction pour les ´ev´enements simul´es et les donn´ees r´eelles. Dans cette analyse, nous utilisons la version de code de reconstruction officiel de PHENIX appel´ee pro.64.

III.2.1.2 D´etermination des corrections d’efficacit´e

Les spectres de J/ψ qui seront pr´esent´es dans le chapitre IV.2 nous permettent de mesurer le nombre de J/ψ d´etectables par PHENIX. N´eanmoins, la quantit´e qui nous int´eresse est le

nombre r´eel de m´esons J/ψ produits lors des collisions. Pour obtenir ce nombre r´eel de J/ψ, il faut appliquer des corrections appropri´ees `a nos mesures. Ce chapitre est d´edi´e aux proc´edures permettant d’obtenir ces corrections.

Les diverses ´etapes de mesure ne sont pas parfaites et entrainent des pertes de comptage. Nous pouvons les classer ainsi :

– le syst`eme de d´eclenchement de niveau 1 (BBCLL1) appel´e L1, cette perte intervient au niveau du nombre d’´ev´enements (collisions),

– un syst`eme de d´eclenchement de niveau 2 r´ealis´e au niveau du logiciel appel´e L2, entraine ´egalement une perte du nombre d’´ev´enements,

– l’acceptance du d´etecteur et la reconstruction des trajectoires, ces deux pertes interviennent sur le nombre de trajectoires reconstruites,

– les coupures effectu´ees lors de l’analyse, celles-ci se font `a la fois au niveau des ´ev´enements et au niveau des trajectoires reconstruites.

On peut illustrer ces pertes successives par le sch´ema du haut de la figure III.8, o`u l’analyse des donn´ees r´eelles nous permet d’obtenir Nf inal. Pour obtenir le nombre r´eel de J/ψ cr´e´e (Nreel), nous utilisons les simulations afin de d´eterminer les corrections ad´equates : la chaˆıne de simulation illustr´ee par le sch´ema du bas de la figure III.8, repr´esente au plus pr`es la chaˆıne de s´election des vraies donn´ees. Les corrections estim´ees ǫL1, ǫL2, ǫRecoet ǫanalyserepr´esentent respectivement les corrections `a appliquer `a N1 (la perte due au syst`eme de d´eclenchement L1), N2 (syst`eme de d´eclenchement L2), N3 (l’acceptance et la reconstruction) et Nf inal (les pertes de l’analyse). Il faut noter que les corrections ǫL1 sont d´etermin´ees par l’analyse des donn´ees r´eelles et des simulations par le groupe charg´e de l’analyse des donn´ees du BBC [47]. Nous appliquerons les corrections donn´ees par cette analyse et nous discuterons ici de la d´etermination par simulation des corrections `a partir du syst`eme de d´eclenchement du niveau 2.

Les m´esons J/ψ sont g´en´er´es par PYTHIA dans un angle solide l´eg`erement sup´erieur `a ce- lui correspondant au volume r´eel de d´etection. La probabilit´e d’avoir produit plus d’un m´eson J/ψ par collision ´etant faible 1_{, on ne g´en´ere qu’un seul m´eson par ´ev´enement. Le nombre de} m´esons engendr´es est repr´esent´e par Nengendr´e . Parmi ceux-ci Ncor1 satisfont la condition de d´eclenchement L1.

Ce lot de J/ψ passe ensuite par l’algorithme de d´eclenchement L2 de niveau 2. Le nombre de m´esons qui satisfont l’algorithme est alors Ncor2, il nous permet d’estimer la correction ǫL2 par ǫL2= Ncor2/Ncor1. La correction ǫL2correspond alors `a la correction du syst`eme de d´eclenchement de niveau 2.

Les J/ψ restants passent ensuite par l’algorithme de reconstruction, le nombre de J/ψ restant est Ncor3. Il permet de mesurer la correction de reconstruction ǫreco = Ncor3/Ncor2 qui prend en compte l’acceptance des d´etecteurs (MuTr et MuID) et l’efficacit´e de reconstruction du pro- gramme.

Enfin, les J/ψ restants sont analys´es en subissant des coupures d’analyse, on obtient N_cor−final qui permet de d´eterminer la correction d’analyse ǫanalyse = Ncor-final/Ncor3.

1_{Dans le chapitre IV.3.2, nous verrons que la mesure dans les collisions or-or de la production de J/ψ par nombre}

Fig. _{III.8 –}Chaˆıne de s´election dans la chaˆıne des donn´ees (haut) et de simulations (bas).

Nous pouvons alors d´eterminer la correction d’efficacit´e globale par : ǫtotale = Ncor1 Nengendr´e × Ncor2 Ncor1 × N_cor−final Ncor2 (III.1) = Ncor−final Nengendr´e (III.2)

Les corrections d’efficacit´e du syst`eme de d´eclenchement niveau 2 sont discut´ees dans la par- tie III.2.3, les corrections d’efficacit´e de reconstruction et d’acceptance dans la partie III.2.2. Enfin, les effets de la multiplicit´e des particules traversant les d´etecteurs sur l’algorithme de reconstruction seront trait’es dans le chapitre III.2.4.