Inefficacités de reconstruction des objets électrons

La figure 4.5 donne l’efficacité de reconstruction en fonction de η et pT pour un

échan-tillon de H → ZZ∗ → 4e de 130 GeV simulé. L’efficacité de matching, c’est-à-dire de

la définition d’un objet "électron", est en moyenne de 90.4 %. La figure 4.7 de gauche montre la position en η des électrons non reconstruits en fonction de la fraction d’énergie

Figure 4.6 – Schéma illustrant l’effet du rayonnement bremsstrahlung sur le dépot électroma-gnétique et aussi sur la trace. a) montre le cas idéal d’un électron qui ne rayonne quasiment pas. b) illustre le cas où l’électron a rayonné fortement, ce qui éloigne la trace du centre du dépôt et l’élargit. c) illustre le cas où l’électron rayonne fortement, de telle sorte que la trace soit perdue.

rayonnée dans le détecteur interne. On constate que ce sont essentiellement des électrons ayant perdu beaucoup d’énergie par rayonnement bremsstrahlung, principalement situés dans les bouchons et dans le trou entre tonneau et bouchons, ainsi que des électrons ayant rayonné moyennement dans le tonneau.

(a) (b)

Figure4.7 – Fraction d’énergie rayonnée en amont du calorimètre électromagnétique en fonction de η pour les électrons non reconstruits (a). Angle de rotation des électrons générés, reconstruits comme électrons et photons (b)

Etude d’un cas simple, les single electrons Une étude a été réalisée sur des

échan-tillons de single electrons, c’est à dire une simulation où chaque évènement généré est un électron seul. Ces échantillons permettent une étude simplifiée grace à l’absence d’évène-ments soujacents simulés. L’exercice a été réalisé pour des électrons de 10 GeV et de 25 GeV. Le tableau 4.6 donne ce qui est obtenu au niveau de la reconstruction.

L’efficacité de reconstruction est de 85.8% et de 88.8% respectivement pour des éner-gies de 10 et 25 GeV, pour toutes les reconstructions confondues (standard et softe). En étudiant plus en détail l’échantillon de 10 GeV, on s’aperçoit que dans les évènements avec plusieurs électrons reconstruits, tous correspondent à l’électron généré. Ils sont très proches les uns des autres et ont essentiellement comme trace associée une trace TRT pure. De plus, les coordonnées η et φ sont souvent différentes de celles de la trace associée.

Nombre d’évènements E_T =10 GeV E_T =25 GeV

générés 49743 49500

avec électron(s) reco 42033(1e)+649(2e) 43442(1e)+483(2e)

associés +21(3e) 9(3e)

dont reco standard 15251 14028

dont reco softe 1084 792

dont reco softe + standard 26368 29114

sans électron reco. associé 7040 5566

avec photon(s) reconstruits 7085(1γ)+ 5520(1γ)+

496(2γ)+9(3γ) 560(2γ)+5(3γ)

dont associé au généré 7286 6037

Tableau 4.6 – Décomposition de la reconstruction d’évènements simulés single electrons de 10 et 25 GeV

Parmis les photons reconstruits, 96% correspondent à un électron reconstruit man-quant. 35.3% de ceux-ci sont reconstruits comme photons "non-convertis", dont 71.4% possèdent une trace proche. 48.5% sont reconstruits comme conversion à une trace et 16.3% comme conversion à deux traces. A l’époque on classifiait les objets egamma pou-vant être des électrons de conversions en photons, même s’ils avaient une trace corres-pondante.

10.7% de tous les photons reconstruits apparaissent en plus des électrons associés, dans la majorité des cas ils n’ont pas de trace associée. Ces cas sont clairemement des électrons ayant rayonné fort et très tôt, de sorte que le photon émis forme un deuxième dépôt EM en dehors de celui de l’électron.

Sur la figure 4.8 on voit que les photons reconstruits sont proches de l’électrons recons-truit à côté. La figure de bas donne la corrélation en énergie entre les électrons et photons reconstruits. On voit deux contributions : l’une linéaire de pente 1, où des électrons et des photons ont la même énergie. Il s’agit dans ce cas de duplicatas. L’autre où les électrons ont une énergie plus faible que celle des photons, ce qui est le cas quand un dépôt EM est divisé à cause d’un fort rayonnement bremsstrahlung. Dans ce cas, par évènement, la somme de l’énergie du photon et de l’électron reconstruits correspond à l’énergie générée. Electrons identifiés comme photons convertis Il existe une ambiguité entre pho-tons et électrons ce qui fait qu’une partie des vrais électrons sont reconstruits comme photons convertis. Ajouter aux électrons reconstruits les photons qui correspondent à un électron vrai nous permet d’obtenir une efficacité de 98.3%, soit un gain relatif de 8.7%. L’écart entre la position initiale et finale en ϕ, avant le calorimètre, de l’électron généré est plus grand pour les électrons reconstruits en tant que photons que ceux reconstruits en tant qu’électrons (figure 4.7 de droite), ce qui nous indique que ces évènements corres-pondent à des rayonnements importants où l’on perd une partie de la trace. En effet, il existe une ambiguïté entre les électrons à fort bremmsstrahlung et les photons convertis. Les deux peuvent ne pas laisser de point de mesure dans certaines couches du détecteur interne. Un objet egamma est considéré comme un photon converti si sa trace n’a pas de points dans les premières couches, le Blayer, ce qui peut arriver en cas de fort

bremsstrah-Figure 4.8 – Nombre de photons reconstruits par évènement single électrons de 10 GeV (haut, gauche), ∆η et ∆ϕ entre les photons et les électrons reconstruits d’un même évènement (haut droite, bas gauche) et distribution d’énergie des photons en fonction de celle des électrons re-construits

lung. De même, la trace de conversion d’un photon émis par fort rayonnement peut être choisie pour l’association avec le dépôt EM, ou encore, certains points de mesure dans le détecteur interne causés par le passage de l’électron peuvent être perdus ou confondus avec ceux de la trace de conversion.

Electrons rejetés par la coupure E/P au niveau du track-match Si un électron a E/P >10, il est rejeté et est identifié comme photon, ce qui est une source supplémen-taire de mauvaise identification dans le cas d’un fort rayonnement bremsstrahlung. Par la suite, cette coupure sera supprimée au niveau de la reconstruction. Enfin les traces TRT standalone pouvaient être sélectionnées pour l’association avec les amas électromagné-tiques alors qu’elles n’ont pas de mesure dans le tonneau en η, ni en z dans les bouchons. Cela ne rejette pas directement l’électron mais il sera rejeté au niveau medium. De plus l’association avec ce type de traces n’est faite qu’en ϕ, η n’étant pas mesuré, et il peut arriver que la trace sélectionnée soit une TRT standalone car plus proche en ϕ alors qu’elle n’est pas la bonne (n’importe où en η).

(a) (b)

Figure4.9 – Taux d’énergie perdue par rayonnement dans le détecteur interne en fonction de la position en η (a) de l’électron, et du rayon d’émission du photon d’énergie la plus grande émis (b) pour les électrons qui ne sont reconstruits ni comme électron, ni comme photons

Electrons dont la charge est mal reconstruite Il reste une inefficacité résiduelle de 1.7% dans le crack, autour de η =1.6, dans les bouchons mais aussi dans le tonneau (figure 4.9 (a)), correspondant à des forts rayonnements tôt dans le détecteur interne. Une partie de ces électrons sont en fait reconstruits avec la mauvaise charge, et les prendre en compte permet d’obtenir une augmentation de 0.9% d’efficacité en absolu. Nous avons vu à la section 3.3.5 l’explication de ce phénomène.

Bilan Les études sur des électrons monénergétiques simulés ont montré que : prendre en compte les candidats reconstruits comme photons ou avec la charge de signe opposé permet finalement d’obtenir une efficacité totale de reconstruction de 99.2%. La figure

4.10 montre cette efficacité en fonction de η et pT. On constate que rajouter les photons

convertis permet de récupérer une efficacité maximale dans le tonneau, et d’améliorer de plus de 15 % dans les bouchons. Nous voyons figure 4.11 que la matière en amont du calorimètre est beaucoup plus importante dans cette partie du détecteur. Nous consta-tons aussi que les électrons rayonnent plus de phoconsta-tons, qui emportent une fraction plus importante d’énergie quand la matière augmente. Ainsi le nombre de photons émis suit la distribution de matière. Cela cause une plus grande ambiguïté entre électrons et photons à ce niveau.

(a) (b)

Figure4.10 – Efficacité de reconstruction des électrons en fonction de η (a) et p_T (b) au niveau du container pour les électrons plus les électrons reconstruits comme photons ou avec la mauvaise charge

(a) (b)

(c)

Figure 4.11 – Nombre de photons émis par les électrons (a) et fraction d’énergie rayonnée (b) en fonction de eta. Le rayonnement bremsstrahlung est d’autant plus élevé qu’η augmente, et donc que la distribution de matière augmente (c)