Isolation des ´electrons

A toutes ces m´ethodes il peut ˆetre utile d’ajouter un crit`ere suppl´ementaire demandant que les ´electrons soient isol´es. Deux crit`eres ont ´et´e d´evelopp´es :

- une isolation au niveau calorim´etrique : le crit`ere est bas´e sur la somme des ´energies transverses d´epos´ees autour du centre de l’amas dans un cˆone R<sub>=</sub><sup>p</sup>∆η2+∆φ2 dans les calorim`etres. On lui retire la composante de l’´electron, dans une fenˆetre 5× 7 dans le calorim`etre ´electromagn´etique.

- une isolation au niveau du trajectographe : le crit`ere est bas´e sur le nombre de traces charg´ees ayant une impulsion totale transverse pT sup´erieure `a un seuil, estim´e autour du centre de l’amas.

Ces deux crit`eres sont particuli`erement utiles pour combattre les ´ev´enements d’empilement. Cela a ´et´e montr´e en particulier pour la s´eparation photon/jet et le canal H → γγ dans les analyses ayant suivies le TDR [104] pour l’isolation calorim´etrique et DC1 [26] pour l’isolation par le trajectographe.

Reconstruction du bosonZ⁰

Nous utilisons un lot de 25000 ´ev´enements Z→ e⁺e⁻produits pour le Data Challenge CSC, correspondant `a 18 pb<sup>−1</sup> de donn´ees prises `a basse luminosit´e. La masse invariante des deux ´electrons de d´esint´egration est bien connue et distribu´ee selon une Breit-Wigner. On va donc pouvoir s´electionner `a l’int´erieur de ce pic un lot pur d’´electrons pour la mesure de l’efficacit´e de l’algorithme d’identification des ´electrons directement sur les donn´ees. La figure 3.11 montre la masse invariante des paires de candidats ´electrons de charges oppos´ees s´electionn´ees. L’ef-ficacit´e de s´election des Z est d’environ 25%, les pertes provenant pour l’essentiel des pertes d’acceptance g´eom´etrique et sur la s´election des ´electrons. Pour mesurer l’efficacit´e nous utili-sons la m´ethode “tag and probe” : chaque paire est form´ee d’un ´electron bien identifi´e et d’une trace de charge oppos´ee sur laquelle les crit`eres d’identification n’ont pas ´et´e appliqu´es. La

3.5. QUELQUES D ´EVELOPPEMENTS ET R ´ESULTATS R ´ECENTS (GeV) Z M 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

Fig. 3.11: Masse invariante des paires d’´electrons de charges oppos´ees dans le lot Z→ e+e⁻.

masse invariante est form´ee et si celle-ci est proche de la masse du Z, en pratique dans l’in-tervalle 80-100 GeV/c², alors l’´ev´enement est conserv´e et on ne s’int´eresse qu’aux traces sur lesquelles les crit`eres d’identification n’ont pas ´et´e appliqu´es. L’efficacit´e d’identification des ´electrons est mesur´ee comme le rapport du nombre de traces passant alors les crit`eres sur le nombre total. Cette efficacit´e est alors mesur´ee `a 71% en bon accord avec une mesure effectu´ee en utilisant les informations de la v´erit´e Monte Carlo.

De plus on peut contraindre la masse invariante des ´electrons reconstruits `a la masse du bo-son Z dans une fenˆetre en masse autour du pic du Z reconstruit. Diff´erentes m´ethodes permettent de ramener l’´energie des deux ´electrons `a la masse du Z soit en appliquant une contrainte fixe,

M_Z= 91, 187 GeV/c2selon le Particle Data Group, soit une contrainte prenant en compte la lar-geur du Z. Comme nous l’avons vu dans le paragraphe 1.3.2, le calorim`etre ´electromagn´etique est constitu´e de 448 r´egions de taille∆η_×∆φ _{= 0, 2 ×0,4 dans lesquelles le terme constant}

“lo-cal” de la r´esolution en ´energie est meilleur que 0,5%. La contrainte sur la masse du Z peut aussi ˆetre utilis´ee pour inter-´etalonner ces diff´erentes r´egions pour obtenir un terme constant “global” meilleur que 0,7%, comme n´ecessaire dans le cahier des charges de l’exp´erience. Cette mˆeme m´ethode sera utilis´ee au chapitre suivant, `a plus basse ´energie, avec des ´ev´enements J/ψ et sera d´ecrite `a ce moment l`a.

L’impact du bruit de fond n’a pas encore ´et´e pris en compte. Celui-ci provient d’une part du processus Z →ττ qui peut donner deux ´electrons dans l’´etat final. Toutefois vu la valeur du rapport d’embranchement τ _{→ e}νe ce bruit de fond doit ˆetre de l’ordre de 1% du signal. Comme nous l’avons vu l’identification des ´electrons (en appliquant les crit`eres “Tight”) donne un facteur de rejet des jets QCD de l’ordre de 10⁻⁵, ainsi le bruit de fond di-´electron provenant des ´ev´enements dijets doit ˆetre n´egligeable.

Plus de d´etails sur l’extraction du signal de Z⁰ et son utilisation peuvent ˆetre obtenus par exemple dans les r´ef´erences [105] et [106].

3.

S ´EPARATION ´ELECTRONS/JETS

Optmisation `a basse ´energie

Une grande partie des analyses utilisant des leptons requiert en tout premier lieu une im-pulsion transverse plus grande que 20 ou 25 GeV, correspondant aux seuils des menus de d´eclenchement sur les objets isol´es. Toutefois, comme vu au chapitre 2, pour certains canaux le spectre en impulsion transverse peut aller bien plus bas et il est alors int´eressant d’essayer d’am´eliorer les performances de l’identification `a basse ´energie. Comme on le voit sur la figure 3.12 ou sur la table 3.4 l’efficacit´e d’identification des ´electrons chute en dessous de 20 GeV. Ce-pendant les seuils des crit`eres d’identification, en particulier pour les variables calorim´etriques, n’ont pas ´et´e optimis´es dans ces gammes. Cette chute peut ˆetre en partie compens´ee en optimi-sant les seuils des crit`eres d’identification, en particulier pour les variables calorim´etriques. Il n’a pas ´et´e trouv´e de variable expliquant l’essentiel de la perte, mais une optimisation globale de l’ensemble des seuils appliqu´es permet de gagner typiquement 5-8% de gain en efficacit´e. Par contre vers 10 GeV on constate une baisse suppl´ementaire due au plus faible nombre d’as-sociation existante entre une trace et un amas. Une ´etude plus approfondie sera n´ecessaire pour essayer d’optimiser les crit`eres d’association.

εe E_T = 10 GeV E_T = 15 GeV E_T = 20 GeV

standard optimis´e standard optimis´e

Association 81, 8 ± 0,2 85, 5 ± 0,2 86, 5 ± 0,2

Loose 77, 3 ± 0,2 79,2 ± 0,2 82,4 ± 0,2 83,5 ± 0,2 84, 5 ± 0,2 Medium 54, 5 ± 0,2 64,3 ± 0,2 62,6 ± 0,2 69,3 ± 0,2 68, 7 ± 0,2 Tight 40, 6 ± 0,6 48,4 ± 0,2 48,0 ± 0,3 53,6 ± 0,3 54, 2 ± 0,2

Tab. 3.4: Efficacit´e d’identification des ´electrons c´elibataires d’´energie transverse de 10 `a 20 GeV. La

zone jonction dans le calorim`etre, situ´ee entre 1, 37 < |η_{| < 1,52, est exclue.}

(GeV) T p 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 e ∈ 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Fig. 3.12: Efficacit´e d’identification du lot d’´electrons c´elibataires d’´energie transverse 7-80 GeV des

donn´ees CSC en fonction de l’´energie transverse. L’efficacit´e est montr´ee pour les coupures (standard) (croix) et optimis´ees (´etoiles).

3.5. QUELQUES D ´EVELOPPEMENTS ET R ´ESULTATS R ´ECENTS

Enfin `a encore plus basse ´energie transverse l’efficacit´e de l’association va encore baisser suivant l’efficacit´e de reconstruction des amas ´electromagn´etiques eux-mˆemes. Il faudra alors envisager un autre algorithme de reconstruction des ´electrons dont la description va faire l’objet du chapitre suivant.