Intégration officielle dans CMSSW

Intégration dans le code de CMS

Les deux méthodes et algorithmes qui ont été mis au point au cours de cette thèse pour créer cette collection de germes furent intégrés dans la version CMSSW_1_8_0 du code.

Cependant le faible gain apporté par l’utilisation des triplets mixtes relativement à des triplets pixels (Fig. 2.23) imposa d’utiliser une collection de triplets pixels¹⁰avec des paires mixtes subissant une contrainte de 2 mm en z autour des vertex comme méthode

10_{Contrairement aux triplets mixtes dont la composition est donnée page 56, les triplets pixels}

2.3. Nouvelle reconstruction des germes 67

Fig. 2.23 – Efficacité de la reconstruction des traces en fonction de η selon le type de triplet utilisé sur un lot de données simulées tt

standard pour la reconstruction des traces. Il s’agira donc de la méthode standard par la suite.

Afin de suivre l’évolution des “GlobalTrackingRegion”, à partir de la version CM-SSW_2_0_0 les “GlobalTrackingRegionWithVertices” prennent en compte la position tri-dimensionnelle des vertex primaires et de la zone d’interaction ainsi que la taille réelle en z de cette dernière.

Une fois ces méthodes intégrées au sein de CMSSW, on a voulu continuer à améliorer la collection de germes. L’analyse s’est alors concentrée sur plusieurs pistes pouvant encore améliorer la qualité des traces obtenues :

– l’ajout de combinaisons de couches pour les triplets mixtes – une contrainte sur les triplets avec le vertex

– l’intérêt de toutes les combinaisons de couches des germes pour la reconstruction standard

Ces études ont été menées avec la version CMSSW_2_0_5 du code¹¹. Ajout de combinaisons de couches pour les triplets mixtes

Afin de renforcer la compétitivité des triplets mixtes relativement aux triplets pixels, on a étudié l’effet du rajout de couches permettant des combinaisons à grand η : BPix1+FPix1_pos+TID1_pos, BPix1+FPix1_neg+TID1_neg,

BPix1+FPix1_pos+TID2_pos, BPix1+FPix1_neg+TID2_neg,

FPix1_pos+FPix2_pos+TEC1_pos, FPix1_neg+FPix2_neg+TEC1_neg,

11_{D’un point de vue temporel, le passage de la version CMSSW_1_8_0 à CMSSW_2_0_5 a été}

FPix1_pos+FPix2_pos+TEC2_pos, Fpix1_neg+FPix2_neg+TEC2_neg

Fig. 2.24 – Efficacité de la reconstruction des traces en fonction de η suite à l’ajout de couches dans les triplets mixtes avec et sans contrainte de vertex sur un lot de données simulées tt

Le figure 2.24 permet de se rendre compte que l’ajout des nouvelles couches au sein des triplets mixtes permet d’accroître l’efficacité de reconstruction à faible η mais reste sans effet au-delà de |η| > 1.5.

De plus le taux de faux augmente notablement avec les triplets mixtes (Fig. 2.25) et cela d’autant plus pour les grands angles. Il y a une augmentation du taux de faux d’un facteur ∼ 2 par rapport à la reconstruction standard

L’utilisation des triplets pixels reste donc préférentielle à celle des triplets mixtes même avec des combinaisons de couches supplémentaires.

Utilisation d’une contrainte de vertex sur les triplets

Même si la probabilité est faible, il est toujours possible que trois coups dans le détecteur soient fortuitement alignés. On a donc procédé à des tests en appliquant la contrainte de vertex sur les triplets pixels puis sur les triplets mixtes.

Si on applique la contrainte de vertex en utilisant des triplets pixels, on peut voir que l’effet sur l’efficacité (Fig. 2.26) et sur le taux de faux (Fig. 2.27) sont tout à fait négligeable. Ces effets étaient attendus, en effet la résolution des pixels et leur faible taux d’occupation implique qu’il est presque impossible d’avoir trois coups dans les détecteurs à pixels qui soient aléatoirement alignés. Lorsque trois coups sont alignés dans le détecteur à pixels, ils sont déjà a priori associés à un vertex primaire et la

2.3. Nouvelle reconstruction des germes 69

Fig.2.25 – Taux de faux de la reconstruction des traces en fonction de η suite à l’ajout de couches dans les triplets mixtes avec et sans contrainte de vertex sur un lot de données simulées tt

Fig.2.26 – Efficacité de la reconstruction des traces en fonction de η avec une contrainte de vertex sur les triplets pixels sur un lot de données simulées tt

contrainte est sans effets.

Par contre, pour les triplets mixtes l’utilisation de coups provenant des premières couches des sous-détecteurs à pistes implique la présence d’un bras de levier plus

im-Fig. 2.27 – Taux de faux de la reconstruction des traces en fonction de η avec une contrainte de vertex sur les triplets pixels sur un lot de données simulées tt

portant entre le deuxième et le troisième coup. De plus l’occupation plus élevée des premières couches des sous-détecteurs à pistes va permettre de créer des alignements fortuits entre des paires pixels et un coup dans un détecteur à piste. On peut donc espérer que l’application d’une contrainte de vertex sur les triplets mixtes va améliorer leurs performances. Si on compare l’efficacité de reconstruction des triplets mixtes avec ou sans contrainte (Fig. 2.24) par rapport à la reconstruction standard, l’ajout de la contrainte de vertex n’a qu’une faible influence. Il en est de même si on regarde le taux de faux (Fig. 2.25), la réduction provenant de la contrainte de vertex ne permet pas d’atteindre le niveau des triplets pixels.

Finalement on a testé la possibilité de remplacer les paires mixtes avec une contrainte de vertex par la collection de triplets mixtes avec contrainte de vertex.

On peut observer que même avec l’ajout précédent de combinaisons de couches auto-risées pour les triplets mixtes, l’association des deux collections de triplets arrive à rester au même niveau d’efficacité (Fig. 2.28) que la méthode standard que pour |η| < 1.5.

Ensuite il y a une perte d’efficacité.

Concernant le taux de faux (Fig. 2.29), les seules évolutions notables sont une forte augmentation au environ de |η| ∼ 1.5 correspondant au comportement précédent des

triplets mixtes et une réduction pour |η| > 2., où on peut supposer que le taux de faux

est principalement dû aux paires mixtes.

En conclusion, l’introduction d’une contrainte de vertex sur les triplets ne permet pas d’améliorer les performances de la reconstruction standard.

2.3. Nouvelle reconstruction des germes 71

Fig. 2.28 – Efficacité de la reconstruction des traces en fonction de η en utilisant des triplets pixels plus des triplets mixtes avec contraintes de vertex sur un lot de données simulées tt

Fig.2.29 – Taux de faux de la reconstruction des traces en fonction de η en utilisant des triplets pixels plus des triplets mixtes avec contraintes de vertex sur un lot de données simulées tt

Étude des combinaisons de couches

L’étude de la composition des germes a permis de savoir si certaines combinaisons de couches des triplets pixels plus paires mixtes avec contrainte de vertex avaient un

Type germe : Bon germe Faux germe

Type trace : Bonne trace Fausse trace Bonne trace Fausse trace Combinaison % bonnes tr. % fausses tr. % bonnes tr. % fausses tr.

BPix1 BPix2 3.9 3.3 0.2 10.2 BPix1 BPix3 2.1 2.7 0.4 27.6 BPix2 BPix3 2.4 2.2 0.1 5.9 BPix1 FPix1 1.1 1.4 0.3 10.5 BPix1 FPix2 0.3 0.6 0.2 6.8 BPix2 FPix1 0.4 0.4 0.1 2.6 BPix2 FPix2 0.1 0.1 0.02 1.1 FPix1 FPix2 1.0 0.8 0.1 1.8 FPix2 TEC1 1.4 0.1 0.2 2.1 FPix2 TEC2 1.5 0.03 0.1 1.7 TEC1 TEC2 0.2 0.0 0.0 0.0 TEC2 TEC3 0.2 0.0 0.0 0.0

BPix1 BPix2 BPix3 64.3 2.9 0.6 8.0

BPix1 BPix2 FPix1 9.0 0.4 0.2 3.3

BPix1 BPix2 FPix2 9.2 0.2 0.3 0.2

Tab.2.1 – Fraction en pour-cent des bonnes et mauvaises traces reconstruites en fonction du germe utilisé et de sa nature. La somme de la colonne “Bonne trace” vaut 100% tout comme celle de la colonne “Fausse trace”.

rôle dominant dans la reconstruction de bonnes ou de fausses traces.

On a alors considéré le caractère bon ou faux des germes et des traces. Pour les germes celui-ci est déterminé par le fait que les coups composant le germe appartiennent à la trajectoire réelle d’une particule chargée ayant traversé le trajectographe. Pour les traces c’est la correspondance entre la trajectoire interpolée à partir des coups de la trace et la trajectoire réelle de la particule chargée les ayant créés. Il s’agit en effet d’un critère sur la qualité des germes et des combinaisons de couches.

On peut noter (Tab. 2.1) qu’une nette majorité (64.3%) des bonnes traces est pro-duites par de bons germes utilisant la combinaison BPix1 BPix2 BPix3 et qu’au final 82.5% des bonnes traces sont produites par des bons germes issus de triplets pixels. Ce résultat était attendu d’une part grâce à la résolution du détecteur à pixels et d’autre part grâce au faible bras de levier entre les couches successives dans le tonneau BPix.

Cependant il apparait que 27.6% des mauvaises traces sont issues de mauvais germes utilisant la combinaison BPix1 BPix3, il s’agit de la source principale de fausses traces. Une des raisons principales expliquant le mauvais comportement de cette combinaison est le grand bras de levier entre ces deux couches du tonneau BPix.