Avant de prsenter la reconstruction du ux d'nergie dans le dtecteur, nous rappellerons comment est eectue l'identication des leptons (lectrons et muons) et des photons dans un environnement hadronique.
2.4.1 Identication des lectrons et muons.
On a dj vu que l'identication des lectrons pouvait se faire gr,ce 2 dtec-teurs: la TPC via la mesure de la perte d'nergie linique (dE/dx) et le ECAL via le dveloppement d'une gerbe lectromagntique.
Pour le dE/dx, un estimateur est construit partir des mesures dans la TPC:
RI =
Imes:;< I >att:
2.4. L'identication des particules. 59
Imes:est la valeur mesure de dE/dx, avec au moins 50 ls touchs par trace,< I >att:
est la valeur moyenne attendue pour un lectron, et I est la rsolution sur cette mesure, dnie comme:
I I = 1:19N;0:5 x r ;0:4 I;0:4
N tant le nombre de ls utiliss dans la mesure, r la distance entre ls (0.4 cm entre 2 ls conscutifs), x la distance correspondante le long de la trace.
Les traces charges sont extrapoles de la TPC dans le calorimtre lectromagntique, o on calcule pour chacun des 3 tages le point d'intersection attendu. On somme les dp(ts d'nergie dans les 4 tours centres autour de ces points, E4, pour construire:
RT =
(E4=P);< E4=P > E4=P
o P est l'impulsion de la trace et E4=P la rsolution sur la mesure de (E4=P). L'nergie dans les 4 tours correspond environ 85% de l'nergie de la gerbe lectro-magntique dans le tonneau, et 89% dans les bouchons. Cet estimateur donne donc une mesure de la compacit de la gerbe dans le plan transverse son dveloppement. De mme, on peut avoir une ide du prol longitudinal de la gerbe partir de l'estimateur RL, dni partir de la variable XL:
XL = E4 P 4 i=1 P 3 j=1Ej iSj
avec Eij l'nergie dans la tour i de l'tage j, et Sj la profondeur moyenne attendue de dposition de l'nergie dans cet tage. RL est alors calcul comme:
RL =
XL;< XL > XL
L'identication des lectrons dans un environnement hadronique se fait alors en appliquant les coupures suivantes:
P>2 GeV/c
RI >-2.5
-1.8< RL <3
;1:6< RT
L'e!cacit de ces coupures est de 65.5% pour des lectrons produits dans des vnements Z !qq 91 GeV. L'e!cacit de la slection calorimtrique seule est de 78.5%, et l'e!cacit d'identication des lectrons provenant de processus Bhabha ou
60 Chapitre 2. Le collisionneur LEP et le dtecteur ALEPH.
e+e;
!+; est suprieure 99%, dans l'acceptance du dtecteur.
Pour les muons, les traces charges sont extrapoles travers le calorimtre ha-dronique en tenant compte de la carte du champ magntique et des pertes d'nergie. On s'attend ce qu'un plan du HCAL soit touch s'il se trouve sur la trajectoire de la trace extrapole. Un plan ayant t considr comme touch, on recherche un impact qui puisse tre associ la trace, ce qui se ralise s'il existe un point de mesure dans une bande de largeur gale 3 fois l'incertitude sur l'extrapolation due la diusion multiple.
Dans les chambres muons, un point est associ la trace extrapole s'il se trouve une distance infrieure 4 fois l'incertitude due la diusion multiple.
L'identication des muons se fait alors selon les critres suivants:
P> 3GeV
Ntouch:=Natt: 0:4 Ntouch: 10 N10 > 4, avec Ntouch: le nombre de plans touchs, Natt: le nombre de plans touchs attendu et N10 le nombre de plans touchs dans les 10 derniers plans du HCAL.
Xmult: < 1:5 avec Xmult: le rapport du nombre de points de mesure possibles dans les 11 derniers plans du HCAL dans une large bande (entre 20 et 30 cm de largeur) autour de la trace extrapole sur le nombre de plans touchs.
Au moins un point de mesure dans les chambres muons, associ a la trace candidate.
L'e!cacit de ces coupures est de 86% pour des muons produits dans des vnements
Z !qq 91 GeV, la probabilit d'identier un hadron comme muon tant d'environ 0.8%. L'e!cacit d'identication des muons provenant de processus e+e;
! +;
oue+e;
!+; est suprieure 99%, dans l'acceptance du dtecteur.
2.4.2 L'identication des photons.
L'identication des photons dans un environnement hadronique sera particuli-rement utile lorsque nous aborderons la slection des vnements WW ! q1q2ee. Cette identication se fait partir des dp(ts d'nergie dans le ECAL, en s'appuyant sur le caractre compact et sur le dveloppement de la gerbe qui dpose la plus grande part de son nergie dans les 2 premiers tages du calorimtre. Le barycentre de l'amas associ au photon dans le calorimtre donne ses coordonnes.
L'nergie du photon est quant elle calcule partir de l'nergie collecte dans les 4 tours centres sur le barycentre de l'amas et de la valeur attendue de la fraction d'nergie dans ces 4 tours,F4.F4est calcule en fonction d'un paramtrage du prol de la gerbe lectromagntique pour un photon isol dans le ECAL, et tient aussi compte de l'aire des damiers touchs, de l'nergie du photon et de la distance minimum entre
2.4. L'identication des particules. 61 le point d'impact et les coins de la tour. On rduit ainsi la sensibilit de la mesure de l'nergie au bruit de fond hadronique. La rsolution en nergie est alors de
(E)=E =0:25=p
E+0:009:
2.4.3 La mesure du ux d'nergie.
Si on ne pratique aucune identication de particules dans l'vnement, et que l'on dtermine le ux d'nergie dans ALEPH en sommant toutes les contributions dans les calorimtres, on obtient une rsolution de (E)=E = 1:2=q
E(GeV) pour les vnements hadroniques au voisinage de la rsonance du Z. Pour amliorer cette rsolution, il est possible d'utiliser la redondance des informations enregistres. Par exemple, les impulsions mesures des lectrons dans la TPC peuvent tre compares aux dp(ts d'nergie dans le ECAL. Les impulsions mesures des traces charges, ainsi que la possibilit d'identication des particules comme les lectrons, les muons et les photons peuvent ainsi tre combines.
Dans une premire tape, les traces charges sont slectionnes en appliquant les cou-pures suivantes: un minimum de 4 points de mesure dans la TPC est demand et l'origine de la trace doit tre dans un cylindre de 20 cm de long et 4 cm de diamtre centr sur le point d'interaction. Si la particule a une impulsion de plus de 15 GeV/c, au moins 8 points dans la TPC et 1 point dans l'ITC doivent lui tre associs. Les vertex secondaires sont galement reconstruits (cf page 119), et les traces originaires de ces vertex ajoutes la liste des objets reconstruits.
Les canaux des calorimtres ayant prsents un bruit de fond excessif pendant plu-sieurs vnements conscutifs ne sont pas utiliss. De mme, les dp(ts d'nergie sur les damiers non compatibles avec la mesure par les plans de ls sont limins. Les dp(ts restants sont groups en amas, ventuellement associs une trace charge. Si un amas est associ une trace identie comme lectron, il est limin si la di-rence entre l'nergie calorimtrique et l'impulsion est infrieure 3 fois la rsolution attendue. Sinon, la dirence est attribue un photon de bremsstrahlung.
Les amas du ECAL associs un muon sont limins de la liste des objets, jusqu' un maximum de 1 GeV, ceux du HCAL galement, raison d'un maximum de 400 MeV par plan touch autour de l'extrapolation de la trace.
De mme, les dp(ts d'nergie dans le ECAL associs aux 0 et photons identis sont limins. Les dp(ts restants sont considrs comme venant de hadrons chargs ou neutres.
La rsolution obtenue est alors de:
(E) = (0:590:03) q
E(GeV) + (0:60:3)GeV
Cet algorithme permet donc d'amliorer la rsolution sur l'nergie totale, et de disposer d'une liste d'objets (photons, lectrons, muons, hadrons neutres, traces char-ges...) sur lesquels nous eectuerons l'analyse.
62 Chapitre 2. Le collisionneur LEP et le dtecteur ALEPH.
2.5 Conclusion.
Durant la conception du dtecteur ALEPH, l'accent a t mis sur une haute gra-nularit des sous-dtecteurs, aussi bien pour les dtecteurs de traces charges que pour les calorimtres, permettant une excellente sparation des traces. Le choix d'une grande TPC comme dtecteur de traces central, plonge dans un champ intense de 1.5 T, permet une bonne mesure de l'impulsion des traces charges. La reconstruction prcise des vertex secondaires est possible gr,ce au VDET, et la mesure prcise de la luminosit est eectue avec le SICAL.
La bonne identication des particules et la redondance des informations sont utili-ses dans le programme 'energy ow' qui permet la mesure de l'nergie totale, et de disposer d'une liste d'objets (leptons, photons, hadrons ...) sur lesquels sera eectue l'analyse.
63
Chapitre 3
La slection des vnements
WW ! q 1 q 2